ENERGIA

ENERGIA
E SUAS TRANSFORMAÇÕES

FONTES DE ENERGIA
Não renováveis
Renováveis
Petróleo
Urânio
Geotérmica
Solar
Ondas
Marés
Carvão
Gás
Natural
Hídrica
Biomassa
Eólica

HIDRELÉTRICA – energia mecânica

HIDRELÉTRICA – esquema
1. Reservatório.
2. Duto.
❶
❼
3. Rio.
4. Turbina.
❻
❺
5. Linhas de transmissão.
6. Casa de força.
❷
❹
❸
7. Vertedouro.

EÓLICA – energia mecânica

EÓLICA – turbina
1. Transformador de alta
tensão.
3
2. Sensores de direção e
velocidade do vento.
3. Pás.
4. Gerador.
5. Sistema hidráulico.
6. Aquecedor de óleo.
1
2
4
7
6
5
3
7. Sistema de freios.

ENERGIA NUCLEAR

COMO FUNCIONA
REATOR NUCLEAR
5. 4. 3. 2. 1. Rede Após Vapor Núcleo Sistema externa movimentar move do de reator bombeamento a de turbina energia aquece a turbina, e alimenta seu a injeta água movimento o vapor a o água altas sistema é no direcionado temperatura gera reator de eletricidade.
bombeamento
e no ao e sistema gera
de sistema vapor de água resfriamento.
que da de usina é resfriamento enviado nucelar. à turbina. onde volta ao estado líquido,
reiniciando o processo.

COMO FUNCIONA
REATOR NUCLEAR
5. 4. 3. 2. Após Vapor Núcleo Sistema movimentar move do de reator bombeamento a turbina aquece a turbina, e seu a injeta água movimento o vapor a água altas é no direcionado temperatura gera reator eletricidade. e no ao e sistema gera
sistema vapor de resfriamento.
que de é resfriamento enviado à turbina. onde volta ao estado líquido,
reiniciando o processo.

COMO FUNCIONA
REATOR NUCLEAR
5. 4. 3. Após Vapor Núcleo movimentar move do reator a turbina aquece a turbina, e seu a água movimento o vapor a altas é direcionado temperatura gera eletricidade. ao e gera
sistema vapor que de é resfriamento enviado à turbina. onde volta ao estado líquido,
reiniciando o processo.

COMO FUNCIONA
REATOR NUCLEAR
5. 4. Após Vapor movimentar move a turbina a turbina, e seu movimento o vapor é direcionado gera eletricidade. ao
sistema de resfriamento onde volta ao estado líquido,
reiniciando o processo.

COMO FUNCIONA
REATOR NUCLEAR
5. Após movimentar a turbina, o vapor é direcionado ao
sistema de resfriamento onde volta ao estado líquido,
reiniciando o processo.

O QUE ACONTECEU
EM FUKUSHIMA
9. 8. 7. 6. A Sem Em usina consequência resfriamento, energia, desligou os sistemas o do reator, a pressão terremoto de mas bombeamento do seu seguido vapor núcleo e os de continua níveis tsunami, de água de em e o de
radioatividade atividade resfriamento fornecimento até totalmente pararam externo continuam de resfriado. energia funcionar. a aumentar, foi interrompido.
gerando risco de
explosões.

O QUE ACONTECEU
EM FUKUSHIMA
9. 8. 7. A Sem usina resfriamento, energia, desligou os sistemas o reator, a pressão de mas bombeamento do seu vapor núcleo e os continua níveis de água de em e de
radioatividade atividade resfriamento até totalmente pararam continuam de resfriado. funcionar. a aumentar, gerando risco de
explosões.

O QUE ACONTECEU
EM FUKUSHIMA
9. 8. Sem A usina resfriamento, desligou o reator, a pressão mas do seu vapor núcleo e os continua níveis de em
radioatividade atividade até totalmente continuam resfriado. a aumentar, gerando risco de
explosões.

O QUE ACONTECEU
EM FUKUSHIMA
9. Sem resfriamento, a pressão do vapor e os níveis de
radioatividade continuam a aumentar, gerando risco de
explosões.

FISSÃO – reação em cadeia
Fissão é a divisão de um núcleo
atômico quando este se choca
com um nêutron. No momento
da fissão libera-se energia.
O processo de fissão é contínuo,
ou seja, a energia liberada
juntamente com o nêutrons se
choca com novos núcleos e forma
novas divisões e mais nêutrons.
Numa usina nuclear a reação
ocorre de forma controlada.
1
0n
nêutron
235
92U
núcleo alvo
1
0n
1
0n
36Kr
91
142
56Ba
núcleo
produto
energia
1
0n
núcleo
produto
energia

ENERGIA RADIANTE

ENERGIA RADIANTE

ENERGIA RADIANTE

ENERGIA RADIANTE
Um sistema básico de
aquecimento de água por
energia solar é composto de
placas coletoras solares e um
reservatório denominado
boiler.
As placas são responsáveis
pela absorção da radiação
solar que é transmitida para
a água que circula no interior
das tubulações de cobre.

ENERGIA SOLAR

ENERGIA QUÍMICA
Nas pilhas alcalinas o
eletrólito é um hidróxido
que apresenta a vantagem
de ser menos corrosivo
que o ácido das baterias.
As pilhas transformam
energia química em
elétrica quando fornecem
energia à corrente elétrica
(elétrons ou íons).

ENERGIA QUÍMICA
Quando ligadas à um
circuito elétrico as
baterias fornecem energia
química aos portadores de
carga (íons e elétrons),
gerando a tensão elétrica.
Em outras palavras, a
bateria quando ligada à
um circuito transforma
energia química em
elétrica.

CRISTAIS PIEZOELÉTRICOS
A companhia israelense do setor de
energia Innowattech, instalou em uma
estrada da cidade de Haifa, geradores que
transformam em energia a força
mecânica da pressão dos pneus dos
veículos. Os geradores, piezoelétricos,
ficam entre 3 e 6 cm de profundidade no
solo. Uma única faixa de 1 km equipada
com o gerador já está fornecendo aos
israelenses 0,5 megawatt por hora, o
suficiente para iluminar 600 casas
durante um mês.

ENERGIA MECÂNICA
Energia
Potencial
Gravitacional
Elástica
Cinética

No salto com vara o atleta corre ganhando
energia cinética (sua velocidade aumenta, ❶)
que, no momento do salto, é transformada
em potencial elástica (a vara enverga, ❷)
e, enquanto o atleta sobe a energia potencial
elástica armazenada na vara se transforma
em energia potencial gravitacional, ❸.
❸
❷
❹
No ponto mais alto toda a energia mecânica
é do tipo potencial gravitacional, ❹.
❶

ENERGIA POTENCIAL
Energia potencial E P é a forma de energia que se encontra “armazenada”
em um determinado sistema e que pode ser utilizada a qualquer
momento para realizar trabalho (τ = ∆E P ), por exemplo, movimentar um
corpo (∆E P = ∆E C ).
A energia hidráulica, a energia térmica, a energia elétrica e a energia
nuclear, são exemplos de energia potencial, dado que consistem em
energias que estão "armazenadas".

ENERGIA POTENCIAL
E p = mgh
ENERGIA POTENCIAL GRAVITACIONAL
E p = k 2 x2
E p = k Qq
d
ENERGIA POTENCIAL ELÁSTICA
ENERGIA POTENCIAL ELÉTRICA

ENERGIA CINÉTICA
Em física, a variação de energia cinética é a quantidade de trabalho que
teve que ser realizado sobre um objeto para modificar a sua velocidade.
Para um objeto de massa m e velocidade v sua energia cinética, em um
instante de tempo, é calculada por:

TEOREMA DA ENERGIA CINÉTICA
Uma força aplicada à um corpo em repouso (desprezado o atrito), produz
nele uma aceleração e, por isso, sua velocidade aumenta, sua energia
cinética também aumenta e o corpo realiza um certo deslocamento.
Pela força, transfere-se ao corpo determinada quantidade de energia
mecânica, que pode ser calculada pelo trabalho τ = Fd(Fcte ∥ d)ou pela
variação da energia cinética ΔE c .

ENERGIA – intercambiável
Uma locomotiva a vapor
transforma energia química
da madeira ou carvão em
energia térmica, e depois
em energia cinética.
O rendimento ou eficiência
de uma dessas locomotivas
gira em torno de 10%, ou
seja, 90% da energia
química resultante da
combustão é desperdiçada.

POTÊNCIA
A Potência mede a rapidez em que ocorre a transformação de uma forma
de energia em outra ou a transferência de energia de um corpo para
outro. É medida no S.I.U. em watts (W) que equivale a 1 J/s.

POTÊNCIA E TEMPO
Uma pessoa que sobe uma
escada correndo
desenvolve a mesma
quantidade de trabalho,
porém, maior potência do
que aquela que sobe a
mesma escada
lentamente.

Na figura abaixo está esquematizado um tipo de usina utilizada na geração de
eletricidade.
35
Analisando o esquema, é possível identificar que se trata de uma usina:
A. hidrelétrica, porque a água corrente baixa a temperatura da turbina.
B. hidrelétrica, porque a usina faz uso da energia cinética da água.
C. termoelétrica, porque no movimento das turbinas ocorre aquecimento.
D. eólica, porque a turbina é movida pelo movimento da água.
E. nuclear, porque a energia é obtida do núcleo das moléculas de água.

energia cinética
Rita está esquiando numa montanha dos Andes. A energia cinética dela
em função do tempo, durante parte do trajeto, está representada no
gráfico ao lado. Os pontos Q e R, indicados nesse gráfico, correspondem a
dois instantes diferentes do movimento de Rita. Desprezando todas as
formas de atrito é CORRETO afirmar que Rita atinge
A. velocidade máxima em Q e altura
mínima em R.
B. velocidade máxima em R e altura
máxima em Q.
C. velocidade máxima em Q e altura
máxima em R.
D. velocidade máxima em R e altura
mínima em Q.
Q
R
tempo
36

37
O carrinho da figura tem massa 100 g e
encontra-se encostado em uma mola de
constante elástica 100 N/m comprimida de
10 cm (figura 1). Ao ser libertado, o carrinho
sobe a rampa até a altura máxima de 30 cm
(figura 2). O módulo da quantidade de
energia mecânica dissipada no processo, em
joules, é
A. 25000
B. 4970
C. 4700
D. 0,8
E. 0,2

A figura representa um escorregador, onde uma criança escorrega sem impulso
inicial.
Se ela sair da posição P 1 ultrapassa a posição X; se sair de P 2 , para em X e, se sair de
P 3 , não chega a X.
Com relação a esta situação, pode-se afirmar que a energia potencial da criança,
A. em P 2 , é igual à sua energia potencial em X.
B. em P 3 , é igual à sua energia potencial em X.
C. em P 3 , é maior do que em X.
D. em P 1 é igual à soma de suas energias potencial e cinética em X.
P 1
P 2
P 3
X
38

Na figura, está representado o perfil de uma montanha coberta de neve. Um
trenó, solto no ponto K com velocidade nula, passa pelos pontos L e M e chega,
com velocidade nula, ao ponto N. A altura da montanha no ponto M é menor que
a altura em K. Os pontos L e N estão a uma mesma altura.
Com base nessas informações, é CORRETO
afirmar que
A. a energia cinética em L é igual à
energia potencial gravitacional em K.
B. a energia mecânica em K é igual à
energia mecânica em M.
C. a energia mecânica em M é menor que
a energia mecânica em L.
D. a energia potencial gravitacional em L
é maior que a energia potencial
gravitacional em N.
39

O gráfico abaixo representa a potência em função do tempo e
foi levantado para um motor a explosão que realizou um
trabalho de 30.000J no intervalo considerado. Qual a potência
máxima atingida pelo motor?
A.
B.
P máx = 5000 W
P máx = 4000 W
P(W)
C. P máx = 3000 W
D. P máx = 2000 W
E. P máx = 1000 W
0 5 15
t(s)
40

41
Em uma pequena usina hidroelétrica a diferença de cota entre
a turbina e a superfície do lago é 1Om. Qual a velocidade com
que a água chega na turbina, se durante o trajeto a água perde
28% de energia devido aos atritos?
A. v= 16m/s
B. v= 14m/s
C. v= 8m/s
D. v= 10m/s
E. v= 12m/s

42
Uma esteira rolante transporte 15 caixas de bebida por
minuto, de um depósito no subsolo até o andar térreo. A
esteira tem comprimento de 12 m, inclinação de 30° com a
horizontal e move-se com velocidade constante. As caixas a
serem transportadas já são colocadas com a velocidade da
esteira. Se cada caixa pesa 200 N, o motor que aciona esse
mecanismo deve fornecer a potência de:
A. 20 W
B. 40 W
C. 300 W
D. 600 W
E. 1.800 W

43
Nos manuais de automóveis, a caracterização dos motores é feita em CV
(cavalo-vapor). Essa unidade, proposta no tempo das primeiras máquinas
a vapor, correspondia à capacidade de um cavalo típico, que conseguia
erguer, na vertical, com auxílio de uma roldana, um bloco de 75 kg, à
velocidade de 1 m/s.
Para subir uma ladeira, inclinada como na figura, um carro de 1000 kg,
mantendo uma velocidade constante de 15 m/s (54 km/h), desenvolve
uma potência útil que, em CV, é, aproximadamente, de
A. 20 CV
B. 40 CV
C. 50 CV
D. 100 CV
E. 150 CV
θ
sen θ ≈ 0,1
g = 10 m/s 2

44
Um automóvel de massa 800 kg partiu do repouso em uma
estrada retilínea e horizontal, devido à ação de uma força
constante de 1 800 N, paralela à estrada e aplicada pelo seu
motor, de rendimento 45%. Ao percorrer 400 m, sob a ação
exclusiva dessa força, o consumo de energia proveniente do
combustível foi, no mínimo, igual a
A. 6,4 MJ
B. 4,8 MJ
C. 3,2 MJ
D. 2,0 MJ
E. 1,6 MJ

45
Uma caixa, com a forma de um paralelepípedo, que se encontrava em
repouso no ponto A de um piso plano e horizontal, sofre um empurrão
“instantâneo” de um menino. Após percorrer 3,20 m, a caixa para no
ponto B. Admitindo-se que o retardamento tenha sido constante e
causado somente pelo atrito entre as superfícies em contato (µ d = 0,25), a
velocidade imprimida na caixa no ponto A foi de:
A. 0,25 m/s
B. 2,5 m/s
C. 4,0 m/s
D. 6,25 m/s
E. 16 m/s

46
A partir do repouso, um jovem puxa um
caixote de 20 kg, que está apoiado sobre
uma superfície lisa horizontal, por meio de
uma corda esticada paralelamente à
direção do deslocamento (figura ao lado). O
gráfico mostra a variação da intensidade da
força aplicada sobre o caixote em função da
distância x percorrida por ele. A velocidade
do caixote, ao percorrer 10 m, é:
a) 1,0 m/s
b) 1,5 m/s
c) 2,0 m/s
d) 2,5 m/s
e) 3,0 m/s

Uma das modalidades presentes nas olimpíadas e o salto com vara. As
etapas de um dos saltos de um atleta estão representadas na figura:
Etapa I Etapa II Etapa III Etapa IV
Atleta corre
com a vara
Atleta apoia
a vara no chão
Atleta atinge
certa altura
Atleta cai
em um colchão
47

Desprezando-se as forças dissipativas (resistência do ar e atrito), para que
o salto atinja a maior altura possível, ou seja, o máximo de energia seja
conservada, e necessário que
48
A. a energia cinética, representada na etapa I, seja totalmente convertida
em energia potencial elástica representada na etapa IV.
B. a energia cinética, representada na etapa II, seja totalmente convertida
em energia potencial gravitacional, representada na etapa IV.
C. a energia cinética, representada na etapa I, seja totalmente convertida
em energia potencial gravitacional, representada na etapa III.
D. a energia potencial gravitacional, representada na etapa II, seja
totalmente convertida em energia potencial elástica, representada na
etapa IV.
E. a energia potencial gravitacional, representada na etapa I, seja
totalmente convertida em energia potencial elástica, representada na
etapa III.

49
Os carrinhos de brinquedos podem ser de vários tipos. Dentre eles, há
os movidos a corda, em que uma mola em seu interior é comprimida
quando a criança puxa o carrinho para trás. Ao ser solto, o carrinho
entra em movimento enquanto a mola volta à sua forma inicial.
O processo de conversão de energia que ocorre no carrinho descrito
também é verificado em
A. um dínamo.
B. um freio de automóvel.
C. um motor a combustão.
D. uma usina hidroelétrica.
E. uma atiradeira (estilingue).

Um motor só poderá realizar trabalho se receber uma quantidade de energia
de outro sistema. No caso, a energia armazenada no combustível é, em parte,
liberada durante a combustão para que o aparelho possa funcionar. Quando
o motor funciona, parte da energia convertida ou transformada na
combustão não pode ser utilizada para a realização de trabalho. Isso significa
dizer que há
vazamento da energia em outra forma.
CARVALHO, A. X. Z. Física Térmica. Belo Horizonte: Pax, 2009 (adaptado).
50
De acordo com o texto, as transformações de energia que ocorrem durante o
funcionamento do motor são decorrentes de a
A. liberação de calor dentro do motor ser impossível.
B. realização de trabalho pelo motor ser incontrolável.
C. conversão integral de calor em trabalho ser impossível.
D. transformação de energia térmica em cinética ser impossível.
E. utilização de energia potencial do combustível ser incontrolável.

51
Suponha que você seja um consultor e foi contratado para assessorar a
implantação de uma matriz energética em um pequeno país com as
seguintes características: região plana, chuvosa e com ventos constantes,
dispondo de poucos recursos hídricos e sem reservatórios de combustíveis
fósseis. De acordo com as características desse país, a matriz energética de
menor impacto e risco ambientais é a baseada na energia
A. dos biocombustíveis, pois tem menos impacto ambiental e maior
disponibilidade.
B. solar, pelo seu baixo custo e pelas características do país favoráveis à
sua implantação.
C. nuclear, por ter menos risco ambiental a ser adequada a locais com
menor extensão territorial.
D. hidráulica, devido ao relevo, à extensão territorial do país e aos
recursos naturais disponíveis.
E. eólica, pelas características do país e por não gerar gases do efeito
estufa nem resíduos de operação.