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Energia

por em 17/08/2021 em Ciência, Notícias | Nenhum comentário

Energia

Olá, amigos Deviantes desse mundo muito louco. Espero que todos estejam bem. Um dos estudos interessantes da Física que deixam alguns estudantes intrigados quando veem esse tema é a energia. Acredito que é um conceito que permeia a ciência em todas as esferas e talvez deveria ser mais bem abordado no ensino médio como conceito principal.

A energia pode se manifestar de várias maneiras como ligações atômicas e moleculares. Um exemplo é pensar em uma caixa de som em que ondas são provocadas através da perturbação do ar, o que chamamos de ondas sonoras que nada mais é do que energia sonora. Outra forma de pensar na energia é através do aquecimento ou perda de calor. Para quem se lembra das aulas de Calorimetria do ensino médio, vão recordar do conceito dos átomos vibrando. Quanto “maior” a vibração, “maior’ o calor. Dessa forma podemos medir a temperatura através de termômetros infravermelho que captam essas ondas que todo corpo emite e converte a energia térmica em elétrica determinando a temperatura do individuo.

Outra forma de energia que usamos todos os dias e que muitas vezes nem damos conta de sua existência é a maravilhosa energia elétrica. Esse tipo de energia é definido como movimentos dos elétrons. Eu a considero a principal “fonte” ou “maravilha” da humanidade. Sei que a Internet hoje talvez seja o maior queridinho de todos. Quem nunca ouviu a frase: “Não vivo sem internet”. Experimente ficar sem energia elétrica. Não vou colocar o entretenimento como prato principal dessa conversa, porque a maioria de vocês não deve assistir TV aberta há anos, mas pense no restante. Banhos de canequinha porque não tem como esquentar a água de outro jeito além de por a água no fogão; o portão de casa, que provavelmente é automático, fazendo com que você tenha que destravar manualmente; a geladeira não podendo manter os alimentos perecíveis. Claro que podemos voltar algumas décadas e pensar nas soluções que nossos avós tinham, mas estou falando em um mundo que provavelmente seria impraticável nesses tempos. E sem ser alarmista, lembrando um pouco do meu último texto sobre o livro A terra inabitável, podemos ter um apagão por causa dos baixos níveis de chuva em nossas represas. O que fará com que uma parte da população brasileira retroaja para décadas passadas.

Outra energia que não pode ficar de fora dessa pequena lista é a energia mecânica e luminosa (também tem texto sobre a luz). O legal desse conceito de energia é que ela não é uma coisa, algo que possamos pegar simplesmente. Como a cor, ela só existe em um outro meio. Como uma camisa verde, a cor que está representada nela aparece por causa do objeto, se não existisse o objeto não existiria a cor. Ou seja, não é algo palpável, e o mesmo se aplica a energia. Dito isso podemos pensar em alguns conceitos que são associados à energia.

  • A energia pode ser transferida de um corpo para o outro: Um exemplo que eu gosto de usar neste assunto é a energia térmica. Imaginemos duas canecas de chá, uma dessas canecas está com chá que foi acabado de ser feito. A outra contém um chá que foi feito pela manhã e guardado na geladeira. Ambos estão cheios de energia. (Vou manter apenas os conceitos físicos, sei que poderíamos pensar em alimento como energia para células, mas essa eu deixo para a galera da Bio). Se o meu desejo for que as canecas fiquem em equilíbrio térmico eu aguardo para que as moléculas do chá gelado comecem a receber caloria do ambiente e o chá quente perca essas calorias. Neste exemplo as canecas têm um pouco de troca ou fluxo de calor, mas o ambiente é o maior influenciador. Agora se o meu desejo for que eles entrem em equilíbrio térmico apenas pelas trocas de uma caneca para outra eu devo colocá-los em um ambiente adiabático, onde apenas os objetos terão “interação”.
  • A energia pode ser transformada de um tipo em outra: Se pensarmos em uma usina de energia, podendo ser de qualquer tipo (Hidrelétrica, Termoelétrica, Atômica e etc.), transformamos a energia mecânica das turbinas em energia elétrica.
  • Não pode ser destruída: Esse é um conceito bem interessante, pois a energia não desaparece e sim se transforma. Uma vez assisti um vídeo onde o Neil deGrasse Tyson dizia que seu desejo quando morresse era de ser enterrado. Para que toda a matéria do seu corpo fosse comida por pequenas criaturas e assim por diante virasse energia de volta para o nosso planeta (muito louco ele não?). Então partindo dessa ideia podemos imaginar que não importa o que façamos, a energia sempre se transforma, ela está aqui conosco desde o princípio.
  • Pode ser armazenada: (Quem não se lembra do meme do estocar vento da então Presidente Dilma). Sim senhoras e senhores essa é uma forma que talvez seja a solução para um caminho mais sustentável. Ter uma forma de manter uma capacidade gigantesca de energia elétrica que possa manter o mundo todo aceso com a demanda energética aumentando a cada dia. Infelizmente temos algumas iniciativas potenciais como painéis solares que recebe energia graças a nossa bateria gigante de fusão nuclear que chamamos de sol. Também temos outras iniciativas como a Mega Fabrica do Elon Musk que promete fornecer energia de forma “barata” e “eficiente”.

Olhando esse texto parece que a energia fica rodeada apenas pela energia elétrica, pois é o cotidiano que nos induz a tal modo de pensar. Mas queria deixar minha contribuição sobre energia falando um pouco da cinética, que nada mais do que movimento. A energia cinética de um corpo está inteiramente ligada à sua massa e velocidade ao quadrado. Esse conceito vem de dois carinhas pouco conhecido Descartes (que defendia que a força de um corpo era o produto de sua massa pela velocidade) e Leibniz (que definia a força como algo vivo, e desse ponto tínhamos o movimento, que vinha do produto da massa pela velocidade ao quadrado). Mas quem definiu o conceito e juntou a coisa toda foi o matemático francês Gaspard-Gustave, que pegou o conceito de ambos onde o a energia deveria ser expressa pela metade do valor do produto da massa por sua velocidade ao quadrado, onde essa energia deveria ser expressa em Joule.

E o que esse conceito implica nos dias de hoje? Imaginamos a energia que um carro precisa fazer para frear e evitar uma colisão. Ela devera ser diretamente proporcional à massa do carro e ao quadrado da velocidade. Um carro de massa que esteja a 60km/h tem uma energia de aproximadamente 275 560 J se a velocidade for dobrada a energia cinética é quadruplicada o que daria aproximadamente 1 102 240 J. Isso faz com que a força de frenagem tenha que ser maior pois senão ele se deslocará por uma distância maior até parar.

A energia potencial também está relacionada ao movimento. Na verdade, é até mais fácil pois trata-se de uma modalidade em que ela pode ser armazenada e depois ser transformada em energia cinética pela realização de um trabalho. Se imaginarmos um arqueiro puxando seu arco, temos uma energia sendo capitalizada pelo sistema para a realização de movimento. Um praticante de bugee-jump tem seu esporte praticável através da energia potencial armazenada pelas “cordas” e transformadas em movimento. O que demostra que o mesmo ocorre com uma mola esticada ou comprimida. Esses dois exemplos podem parecer que não são do cotidiano das pessoas, o que nos leva a energia potencial gravitacional que surge através da interação gravitacional entre dois corpos. Pensando no seu conceito, precisamos apenas observar um corpo de massa qualquer sendo elevado a determinada altura do chão. Neste caso a energia potencial gravitacional será diretamente proporcional a massa e a altura pois a gravidade será igual para todos (a não ser que você esteja em Marte).

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