Energia térmica é um termo mais amplo, que designa diversas interações entre grandezas termodinâmicas. É possível tratá-la como sinônimo para a energia interna de um corpo. Essa pode ser convertida em trabalho e em outras formas de energia. A seguir, aprofunde-se nesse conteúdo!
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O que é a energia térmica
Por definição, a energia térmica está diretamente associada à temperatura de um sistema. Ela pode descrever diversas interações de grandezas termodinâmicas. Além disso, essa energia é usada pelos seres humanos há milhares de anos. Afinal, ela é capaz de cozinhar alimentos, aquecer casas e, desde a Revolução Industrial, é utilizada em máquinas a vapor.
A energia térmica pode e não pode ser considerada renovável. Isso porque depende da matéria-prima. Por exemplo, se a fonte for um combustível fóssil, ela não será renovável. Contudo, se a fonte for a radiação solar, a energia será renovável.
Como funciona a energia térmica
O funcionamento dessa energia pode ser compreendido de diversas formas. A explicação mais recorrente é a partir do princípio da equipartição da energia. Essa relação pode ser muito complexa para o nível do Ensino Médio. Contudo, é possível compreendê-la por meio de uma equação com o gás monoatômico:
Em que:
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- KB: constante de Boltzmann (1,38 x 10-23 J/K)
- T: temperatura do sistema (K)
- E: energia térmica (J)
Lembre-se que a energia da temperatura pode ser tratada como a energia cinética média das partículas no interior do sistema. Dessa forma, a equação anterior corresponde à energia cinética média das partículas de um sistema isolado.
5 utilizações da energia térmica
O ser humano usa a energia térmica há vários anos. No mundo contemporâneo, ela é responsável por boa parte do conforto em dias frios. Por isso, veja cinco usos desse tipo de energia:
- Culinária: a culinária contemporânea depende diretamente desse tipo de energia para aquecer e preparar os alimentos.
- Carros: os motores de combustão interna convertem a energia química em energia mecânica e, parte dela, é dissipada em forma de energia térmica.
- Caldeiras: esses dispositivos usados na indústria são aquecidos para inúmeros fins.
- Usinas termoelétricas: a combustão do carvão, bem como de outros materiais combustíveis, pode ser convertida em energia elétrica.
- Usina termonuclear: A energia térmica liberada a partir da fusão nuclear aquece uma caldeira e é convertida em energia elétrica.
Existem vários outros usos para esse tipo de energia. Você consegue ver alguns ao seu redor? Esse exercício de observação ajuda a pensar o mundo de maneira crítica e a colocar em prática o que foi aprendido nas aulas de Física.
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Vantagens e desvantagens da energia térmica
Assim como todo tipo de energia, a térmica também possui vantagens e desvantagens. Por isso, os prós e contras devem ser considerados na hora de utilizar alguma forma de geração energética. Confira as vantagens e desvantagens deste tipo de energia:
Vantagens
- Fácil acesso
- Conforto térmico
- Bom rendimento
- Baixo custo de produção
- Ampla aplicação
Desvantagens
- Produção de gases poluentes
- Dependência de combustíveis fósseis
- Risco de acidentes
- Em certos casos, não é renovável
- Possíveis danos à fauna
Para a aplicação dessa energia, é preciso considerar os pontos positivos e negativos. Dessa forma, apenas um estudo detalhado poderá afirmar a viabilidade ou não do uso dessa energia em uma determinada região.
Vídeos sobre energia térmica
As formas de energia estão presentes no nosso cotidiano. Afinal, o corpo humano sempre está convertendo alguma energia. A seguir, confira os vídeos selecionados e revise o conteúdo.
Energia térmica e calor
A professora Vilma Ribeiro explica a relação entre a energia térmica e o calor. Para isso, ela aborda o que são fontes de calor e seus efeitos. Depois disso, Ribeiro conta como acontece a variação de temperatura e explica o fenômeno a partir das escalas termométricas. Esse vídeo é muito ilustrativo e bem introdutório ao tema.
Diferença entre calor, temperatura e energia térmica
Para um estudo mais avançado da Física, é preciso conhecer bem a sua parte conceitual. Por isso, o professor Douglas Gomes dá uma aula sobre alguns conceitos fundamentais da termologia. Nesse vídeo, o docente explica as diferenças entre calor, energia térmica e temperatura. Confira!
O que é calor
O canal O Incrível Pontinho Azul é uma ótima saída para quem quer tirar dúvidas rápidas. Nesse vídeo, é possível entender o que é calor. Além disso, há uma explicação sobre como a grandeza física se relaciona com algumas formas de energia, contemplando a térmica. Veja para compreender bem os conceitos!
O estudo das várias formas de energia é importante para compreender o mundo. Afinal, a grandeza física está presente no cotidiano do ser humano contemporâneo. Por exemplo, no Brasil, boa parte da energia é gerada em usinas hidrelétricas. Dessa forma, conheça mais sobre a produção de energia hidráulica.
Referências
Física II: termodinâmica e ondas (2016) – Hugh D. Young et al. [sem link]
Física: Volume 2 (2008) – David Halliday et al.[sem link]
Curso de Física Básica: Volume 2 (2014) – Herch Moysés Nussenzveig. [sem link]
Exercícios resolvidos
1. [UECE]
Em hotéis, é muito comum o aquecimento de água ser a gás ou outro combustível, sendo que para o chuveiro seguem dois canos: um com água natural e outro com água aquecida. Antes da saída do chuveiro, há um misturador, que homogeniza a mistura. Considere que após o misturador, por falhas na qualidade do isolamento térmico dos canos, há passagem de calor para o ambiente antes de a água sair do chuveiro. Considerando esse sistema, é correto afirmar que
a) há transferência de calor da água quente para a fria no misturador e, no trecho entre o misturador e a saída do chuveiro há somente ganho de energia térmica da mistura;
b) há transferência de calor da água quente para a fria no misturador e, no trecho entre o misturador e a saída do chuveiro há perda de energia térmica da mistura;
c) não há transferência de calor da água quente para a fria no misturador e, no trecho entre o misturador e a saída do chuveiro há perda de energia térmica da mistura;
d) não há transferência de calor da água quente para a fria no misturador e, no trecho entre o misturador e a saída do chuveiro há somente ganho de energia térmica da mistura.
Alternativa correta B.
Justificativa: no misturador, há a transferência de calor da água quente para a fria devido às trocas por convecção. Dado que existem falhas no isolamento térmico dos canos, há perda de energia térmica da mistura para o meio externo.
2.
Analise as afirmações abaixo e assinale o que for correto:
I – A escala Celsius atribui 0° para o ponto de fusão do gelo e 100º para o ponto de ebulição da água;
II – O limite inferior para a escala Kelvin corresponde a -273°C;
III – 1°C equivale a 1°F.
Estão corretas:
a) I e II apenas.
b) I e III apenas.
c) I, II e III.
d) II e III apenas.
e) I apenas.
Alternativa correta: A
Justificativa: a afirmativa III é incorreta porque uma variação de 1º Celsius equivale a uma variação de 1,8°F.
