Que tipos de transformações de energia ocorrem nos aparelhos motores?

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O que é a Transformação de Energia?

A transformação de energia é o processo de mudança de energia de uma forma para outra. Este processo está acontecendo o tempo todo, tanto no mundo como dentro das pessoas. Quando as pessoas consomem alimentos, o corpo utiliza a energia química nos laços do alimento e transforma-lo em energia mecânica, uma nova forma de energia química ou energia térmica.

A transformação da energia é um conceito importante na aplicação das ciências físicas. A capacidade de energia a ser transformada automatiza, ilumina, entretém e aquece o mundo de uma forma surpreendente de maneiras.

O conceito de transformação de energia pode ser ilustrado em uma série de atividades comuns. Um motor, como o motor em um carro, converte a energia química de gás e oxigênio na energia mecânica do movimento do motor. Uma lâmpada altera a energia química da lâmpada para a radiação eletromagnética ou a luz. Os moinhos de vento aproveitam a energia do vento e convertem-na em energia mecânica no movimento das lâminas da turbina, que é então convertida em energia elétrica. Painéis solares transformam luz em eletricidade.

A transformação de energia também pode ser explicada em termos de energia potencial, a energia armazenada de um sistema, que pode ser convertida em energia cinética, a energia do movimento. Por exemplo, uma montanha-russa sentada no topo de uma colina diz ter energia potencial. Essa energia potencial é gravitacional, que é adquirida quando a montanha-russa subiu a colina. Uma vez que a montanha-russa começa a descer a colina, a força da gravidade é exercida e a energia potencial é transformada na energia cinética do carro movendo-se. Durante as transformações de energia, a energia potencial é muitas vezes transformada em energia cinética e de volta à energia potencial.

Durante qualquer tipo de transformação de energia, alguma energia é perdida para o meio ambiente. Como resultado dessa perda, nenhuma máquina é 100% eficiente. Comumente, uma parte da energia perdida durante a transformação de energia é perdida como calor. Isso pode ser observado na prática, observando o calor emitido por um computador, um carro ou outro tipo de máquina que está em uso por um período de tempo.

A capacidade de uma determinada máquina ou sistema para converter entre formas de energia é chamada de “eficiência de conversão de energia”. Todos os sistemas têm diferentes eficiências de conversão de energia. As turbinas de água, por exemplo, têm uma eficiência de conversão de energia extremamente alta de quase 90%, enquanto os motores de combustão têm eficiência de conversão de 10% a 50%. Engenharia e física estão constantemente em busca de sistemas capazes de alcançar eficiência de conversão de alta energia.

O Princípio da Transformação de Energia

O princípio da conservação de energia afirma que a energia não pode ser destruída nem criada. Em vez disso, a energia apenas transforma de uma forma para outra.

Então, o que exatamente é a transformação de energia?

Bem, como você pode imaginar, a transformação de energia é definida como o processo de mudança de energia de uma forma para outra.

Existem tantos tipos diferentes de energia que podem se transformar de uma forma a outra. Existe energia a partir de reações químicas chamadas energia química, energia de processos térmicos chamados energia de calor e energia de partículas carregadas chamadas energia elétrica. Os processos de fissão, que são átomos de divisão e fusão, que combinam átomos, nos dão outro tipo de energia chamada energia nuclear. E, finalmente, a energia do movimento, a energia cinética e a energia associada à posição, energia potencial, são coletivamente chamadas de energia mecânica.

Definição

A energia química é a energia armazenada dentro de uma substância através das ligações de compostos químicos. A energia armazenada nestas ligações químicas pode ser liberada e transformada durante qualquer tipo de reação química.

Fonte: www.wisegeek.org/study.com

Transcrição de vídeo

RKA - E aí, pessoal, tudo bem? Nesta aula, nós vamos falar dos tipos de energia e também das transformações de energia que acontecem principalmente em sua residência. E eu já falei que a energia é um conceito extremamente importante e representa a capacidade de realizar, ou seja, produzir trabalho. E os seres humanos dependem da energia para sobreviverem. Na verdade, qualquer coisa que esteja trabalhando possui energia, mas eu quero me concentrar aqui em alguns tipos de energia, principalmente o que você usa em sua casa. Então, ok, eu vou colocar aqui que a primeira energia que nós conhecemos é a energia mecânica; e a energia mecânica é aquela que acontece devido ao movimento dos corpos. Outro tipo de energia é a energia térmica, que é a forma de energia que está relacionada ao calor. Eu posso até dizer que energia térmica, ela é formada como consequência da movimentação das moléculas e partículas de um determinado corpo. E um outro tipo de energia, eu acho que é a mais famosa, que é a energia elétrica; que é a forma de energia baseada na diferença de potencial elétrico entre dois pontos. E eu nem preciso dizer o quanto a energia elétrica é importante, né? Afinal de contas, a maioria das coisas que nós utilizamos hoje em dia dependem do uso de energia elétrica. Um outro tipo de energia é a energia química, que é a energia das reações químicas, ou seja, é um tipo de energia potencial armazenada nas ligações químicas entre os átomos da matéria, sendo liberada a partir da quebra dessas ligações. E, por fim, eu tenho a energia nuclear, que é a energia liberada em uma reação nuclear, ou seja, em processos de transformação de núcleos atômicos. Mas eu quero me concentrar principalmente nessas três primeiras aqui, ou seja, na energia mecânica, na energia térmica e na energia elétrica. Mas, antes de mostrar o quanto essas energias são importantes em sua casa, eu quero te mostrar um conceito bastante importante, que é o conceito de transformação de energia. Deixa eu colocar isso aqui: "Transformação de energia". E você vai ver o quanto isso é importante e está presente em seu dia a dia. O que é uma transformação de energia? É isso mesmo que você está pensando; ou seja, é o processo de mudança de energia de uma forma para outra. E esse é um processo que ocorre o tempo todo, tanto no mundo como dentro das pessoas, ou seja, toda hora está ocorrendo uma mudança de energia, uma transformação. Ok, quando eu estou falando "mudança", eu estou dizendo que eu estou transformando de uma energia para outra. Por exemplo, eu posso transformar energia mecânica em energia elétrica. E, graças a isso, nós temos uma coisa bem importante que é o princípio da conservação de energia. E esse princípio diz o seguinte: que a energia pode ser transformada ou transferida, mas nunca criada ou destruída. E você sabia que alguns aparelhos podem transformar energia? Por exemplo, alguns aparelhos, eles têm a capacidade de transformar energia elétrica em energia térmica. Deixa eu colocar isso aqui então: energia elétrica em energia térmica. Eu vou citar alguns aparelhos que fazem isso na sua casa. O chuveiro elétrico, ele faz isso, ou seja, ele transforma a energia elétrica em energia térmica. O ferro de passar também faz isso (vou colocar só "ferro"). A lâmpada, ela tem essa capacidade também. Outro exemplo seriam os secadores. Tá, mas como isso acontece? Bem, o que acontece é que a energia elétrica, que funciona por meio de uma fonte... (quando eu digo fonte, eu estou dizendo um gerador de energia)... e o que acontece é que esses aparelhos aqui, eles possuem um fiozinho chamado "resistor", que nada mais é do que um dispositivo elétrico muito utilizado que tem a finalidade de transformar energia elétrica em energia térmica. Então, isso já te deu, mais ou menos, uma ideia de como funcionam esses aparelhos, né? Como que eles geram calor. Mas, claro, eu vou falar mais a fundo de alguns deles em futuras aulas. Mas também, em sua casa, eu tenho certeza que existem aparelhos que fazem o processo de conversão de energia elétrica em energia mecânica, ou seja, energia de movimento. Deixa eu colocar isso aqui então: energia elétrica em energia mecânica, que é a energia de movimento. E, se eu pensar em alguns aparelhos que utilizam essa transformação, de cara, eu posso utilizar o ventilador (provavelmente você tem um ventilador em casa); a furadeira também utiliza esse tipo de transformação; o liquidificador também é um aparelho que utiliza bastante este tipo de transformação; e, por fim, a batedeira, que também utiliza movimento, né? Ou seja, esses aparelhos aqui, eles transformam energia elétrica em energia mecânica. E isso acontece graças a um motor elétrico, que é uma máquina que transforma energia elétrica em mecânica. Eu não vou me aprofundar muito no funcionamento de um motor elétrico, mas o que acontece é que ele tem dois fios próximos que são percorridos por uma corrente elétrica, e, aí, isso causa uma força um no outro e causa o movimento. Com esses conceitos bem firmados, nós podemos analisar algumas especificações técnicas de alguns desses aparelhos. Bem, eu vou mudar de tela aqui. O primeiro conceito que eu quero que vocês entendam é o conceito de "tensão", que nada mais é do que a força que movimenta os elétrons; e ela pode ser denominada de "diferença de potencial" (ou, então, "DDP"). Também conhecemos ela como "força eletromotriz", ou ainda, "tensão elétrica". Então, deixa eu colocar aqui que a tensão é a força que movimenta os elétrons. Bem, digamos que você tenha os elétrons aqui, em um condutor, e alguém esteja empurrando, mais ou menos assim. Então, imagine que você tenha os elétrons aqui e você tem alguém empurrando ele. Então, essa força aplicada é o que nós chamamos de tensão ou DDP. E a tensão elétrica, ela é medida em volts. A partir de agora, você pode observar nos aparelhos eletrônicos ligados na tomada ou na sua rede elétrica, que eles trazem as escritas "110 volts" ou "220 volts". Isso nada mais é do que a tensão elétrica, ou seja, a força que movimenta os elétrons. Outro conceito bastante importante é o de "potência elétrica" (eu vou colocar só "potência"); e eu posso dizer que a potência elétrica é a grandeza elétrica que indica o consumo de energia elétrica do aparelho em cada unidade de tempo do seu funcionamento. E, se eu quiser colocar isso em termos matemáticos, eu posso dizer que a potência é igual à energia dividida pela variação do tempo. Deixa eu colocar o nome de cada um aqui, para ficar bem claro isso para você. Então, aqui, nós temos a potência; aqui, a energia; e por fim, a variação de tempo. Provavelmente, quando você vê potência, você vê em watts. Você já ouviu falar nessa unidade de medida? Então. Eu sei que 1 watt é igual a 1 joule por segundo (lembrando que "joule" é a unidade usada para medir trabalho, ou seja, a energia de movimento, energia mecânica). Então, por exemplo, digamos que você tenha uma lâmpada de 100 watts, ou seja, a potência dela é de 100 watts. Isso significa que ela consome 100 joules de energia elétrica. E, aproveitando esta equação, eu posso criar uma equação para nossa energia. Então, eu posso colocar aqui que a potência é igual à energia sobre o tempo (eu coloquei somente "P" para potência e "T" para o tempo porque aqui nós temos uma variação de tempo, e, se eu começar de zero segundo, então a minha variação de tempo vai ser o próprio "T", né?). Eu posso multiplicar ambos os lados dessa equação por "T"; e, aí, eu posso simplificar este "T" com este "T"; e, aí, a minha energia é igual ao tempo vezes a potência. Então, essa é uma maneira de representar a energia. Geralmente, você vê assim: que a energia é igual à potência vezes o tempo, ou a variação de tempo. Mais dois conceitos importantes são os conceitos de "corrente" e "frequência", sendo que a corrente, ela depende da potência do aparelho e da tensão em que ele é colocado. Além disso, eu posso dizer que a corrente é um fluxo ordenado de elétrons. Imagine que você tenha um condutor elétrico aqui, e você tenha os seus elétrons nesse condutor, então, quando esses elétrons, eles são ordenados, ou seja, cria-se um fluxo ordenado dos elétrons, nós temos uma corrente elétrica. E a frequência indica o número de ocorrências de um evento (ou seja, círculos, voltas etc.) em um determinado intervalo de tempo. E a frequência, ela não é utilizada somente em eletricidade, mas ela se refere a uma característica da corrente elétrica alternada obtida com as usinas geradoras de eletricidade. E a unidade de medida da frequência é em hertz. E eu espero que, com essa aula, você entenda melhor o funcionamento dos aparelhos em sua residência e como é importante a transformação dessas energias. Mas é isso aí, pessoal! Até a próxima aula!

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