Efeito estufa

IFSP - Cursinho Popular

Como citar este documento: SILVA, André Coelho da; CARVALHO, Raquel Aparecida de; KLETTINGER, Leonardo; MARQUES, Leonardo. Efeito estufa. Cursinho Popular IFSP Itapetininga, Itapetininga, fev. 2021. Disponível em: https://cursinhopopular.itp.ifsp.edu.br/site/cursinho/home/materias/efeito-estufa.html. Acesso em: [data de acesso].

Conteúdo Programático

Temperatura
Estados físicos da matéria e mudanças de fase
Escalas termométricas
Calor
Mecanismos de Propagação do Calor
Calor sensível e calor latente
Ondas eletromagnéticas e suas características
Radiação solar
Radiação de corpo negro
Matriz elétrica
Energia limpa e energia renovável
Usinas hidrelétricas
Usinas termelétricas
Usinas nucleares
Usinas solares
Usinas eólicas
Usinas geotérmicas
Usinas maremotrizes

Objetivos deste texto

Com base nos conceitos abordados, esperamos que você possa:

Compreender como funciona e o que caracteriza o efeito estufa;
Notar como o ser humano tem feito uso de diferentes tipos de fontes e energias para obter energia elétrica;
Conhecer algumas das vantagens e desvantagens de cada tipo de usina elétrica, refletindo de que forma elas podem ou não contribuir para o ambiente e a limitação das mudanças climáticas.

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Temperatura

Você já deve conhecer essas duas palavras: temperatura e calor, não é mesmo? Mas você saberia dizer o que esses conceitos significam?

Popularmente percebida através das sensações de quente ou frio, a temperatura é uma maneira de mensurar o nível de movimentação aleatória dos constituintes microscópicos de um corpo – partículas, átomos, moléculas. Quanto maior a agitação dos constituintes, maior a temperatura.

Figura 1: Temperatura e a agitação das moléculas.

Podemos associar ao movimento de uma partícula um tipo de energia: a chamada energia cinética. Logo, como os constituintes da matéria estão em contínua movimentação aleatória, eles também possuem energia cinética. A soma das energias cinéticas de todos os constituintes de um corpo é chamada de energia térmica. Portanto, a energia térmica de um corpo é maior quanto maior for a sua temperatura.

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Mudanças de fase

Outro conceito ligado ao de temperatura é o de fases ou estados da matéria. O que diferencia uma fase da outra é a liberdade que os átomos e moléculas possuem para estarem se movimentando. Por sua vez, essa liberdade está relacionada à intensidade das forças de interação entre os átomos e moléculas que compõem o material. Na fase sólida, essa intensidade é máxima e o grau de agitação é mínimo. Já na fase líquida, a intensidade dessas forças é menor e a liberdade é maior. Na fase gasosa, a intensidade delas tende a zero e os constituintes da matéria ficam mais livres para se moverem de forma aleatória. Ao levarmos em conta não somente a energia cinética dos constituintes de um corpo, mas também a energia potencial associada às forças de interação entre eles, definimos o conceito de energia interna. Em outras palavras: a energia interna de um corpo é a soma das energias de seus constituintes.

Quando uma substância absorve energia isso poderá levá-la a alterar a maneira como seus constituintes estão arranjados, o que equivale a uma mudança de fase, também chamada de mudança de estado físico. Trata-se de uma transformação física, pois a composição química da substância não é alterada.

Logo, numa mudança de fase é possível reverter o processo. O gelo, por exemplo, absorvendo energia poderá se transformar em água líquida. Esta, liberando energia, poderá congelar novamente. Nesse exemplo, a mudança de estado físico não implicou em mudança na composição: cada molécula da substância continua possuindo dois átomos de Hidrogênio e um de Oxigênio (H₂O). Algo diferente ocorre com a madeira: ao absorver energia ela poderá se transformar em carvão e gás carbônico. Mesmo perdendo energia, o carvão não se transformará em madeira novamente. Isso ocorre porque a combustão é uma transformação química irreversível. Enquanto transformação química, houve alteração na composição química da substância.

Às transições possíveis entre as três principais fases da matéria (sólido, líquido e gasoso) atribuímos os seguintes nomes: fusão, solidificação, vaporização, condensação, sublimação e ressublimação.

A fusão é a passagem da fase sólida para a fase líquida. Ao fornecermos energia para uma substância na fase sólida ela ampliará a movimentação aleatória de seus constituintes, isto é, sua energia interna aumentará, o que também enfraquecerá as ligações atômico-moleculares. Ao atingirmos a temperatura de fusão da substância, ocorrerá a mudança para a fase líquida. Já a solidificação é o processo oposto, isto é, a passagem da fase líquida para a fase sólida.

A vaporização é a passagem do estado líquido para o estado gasoso, podendo ocorrer quando um corpo no estado líquido absorve energia. Os constituintes, que já estavam mais livres em comparação ao que ocorre no estado sólido, passam a se movimentar de forma ainda mais acentuada, o que equivale a um aumento na energia interna. Ao atingir determinada temperatura, a substância passará para a fase gasosa.

Vale ressaltar que a vaporização de um líquido pode ocorrer de duas formas: por ebulição ou por evaporação. Na ebulição a mudança de fase ocorre de maneira mais brusca e em temperaturas relativamente mais elevadas. É o caso, por exemplo, da água fervente que será usada para fazer café ou chá. Já na evaporação a mudança de fase ocorre de maneira mais lenta e em temperaturas relativamente menos elevadas. É o caso da água presente nas roupas que estão secando num varal, por exemplo. O processo contrário à vaporização é a condensação, também chamada de liquefação Trata-se da passagem da fase gasosa para a fase líquida através da liberação de energia.

Em algumas substâncias, o fornecimento de energia a um sólido pode liberar seus constituintes de maneira tão brusca que ele passa diretamente para a fase gasosa (sem passar antes pela fase líquida). Essa mudança é chamada de sublimação. A naftalina e o gelo seco são bons exemplos de substâncias em que ocorrem esse tipo de mudança de fase. Pode ocorrer também o contrário: a mudança de fase de uma substância gasosa diretamente para o estado sólido. Trata-se da chamada ressublimação ou sublimação inversa. Um dos exemplos é o fenômeno das geadas. Nele ocorre a formação de gelo a partir do vapor d’água presente no ar.

Figura 2: Mudanças de fase

A temperatura de um corpo deve ser medida com base numa escala. De fato, as três escalas termométricas mais populares são: Celsius, Fahrenheit e Kelvin.

A escala Celsius é a mais utilizada, constituindo-se como a escala padrão de temperatura na maioria dos países no mundo. A escala Fahrenheit é utilizada nos Estados Unidos e em países menores como as Bahamas. Já a escala Kelvin é popular no meio acadêmico-científico. Trata-se, inclusive, da unidade de medida padrão para temperatura no chamado Sistema Internacional de Unidades de Medida.

Agora se soubermos uma temperatura em uma dessas escalas, poderemos descobrir a sua equivalente em outra escala. Veja o exemplo:

Se a temperatura indica o grau de agitação dos constituintes de um corpo, o calor indica a quantidade de temperatura, não? Na verdade, não! O conceito de calor pode ser definido como a energia transferida entre dois ou mais corpos devido à existência de uma diferença de temperatura entre eles. Essa energia é transferida de maneira espontânea do corpo com maior temperatura para o corpo com menor temperatura, até que seja atingido o equilíbrio térmico entre eles (equivalência de suas temperaturas).

Figura 4: Calor transferido do corpo com maior temperatura para o menor

Fonte: brasilescola ¹

É muito comum falarmos e ouvirmos frases como “Hoje está muito calor” ou “Estou com calor”. De fato, frases como essas usam a palavra calor para indicar uma alta temperatura ambiente ou percepções corporais que sentimos num dia ou num ambiente com temperaturas elevadas. Também é comum a concepção de que o calor é algo como uma substância, um fluido armazenado pelos corpos. Como se quanto maior fosse a temperatura de um corpo, mais calor ele estivesse armazenando. Ainda que nos séculos XVIII e XIX concepções similares a essas tenham vigorado no âmbito científico, trata-se de concepções já superadas.

Atualmente o calor é pensado como uma forma de energia. Logo, não se trata de uma substância, de algo material. O calor só irá surgir e existir quando e enquanto houver diferença de temperatura entre corpos de um determinado sistema. Ou seja: se tivermos dois corpos A e B num ambiente isolado (que não permite trocas de matéria e energia com o ambiente externo) e as temperaturas deles forem iguais, não haverá calor. Já se as temperaturas dos corpos A e B forem diferentes, haverá calor.

Suponhamos que o corpo A está com uma temperatura maior em relação à temperatura do corpo B. Neste caso, a energia térmica/interna do corpo com maior temperatura, no caso, o corpo A, será continuamente reduzida. Mas essa energia não se perde: ela aparece na forma de calor, o qual será absorvido pelo corpo com menor temperatura, no caso, o corpo B. Consequentemente, haverá um aumento contínuo da energia térmica/interna e da temperatura do corpo B. Esse processo durará até quando os corpos entrarem em equilíbrio térmico, isto é, até quando os corpos A e B atingirem a mesma temperatura. Quando chegamos a esse estágio, o calor deixa de existir. Por conta disso, é comum lermos e ouvirmos em livros didáticos que o calor pode ser entendido como energia térmica em trânsito.

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Calor

Figura 4: Calor transferido do corpo com maior temperatura para o menor

Tendo em vista o parágrafo anterior, constituem-se como abuso de linguagem o uso de expressões como “o corpo perde calor” ou “o corpo transfere calor”, afinal, expressões desse tipo sugerem que os corpos possuem calor, como se ele fosse uma substância. Ainda assim, costumamos dizer que há três maneiras de transferência ou transmissão de calor:

Existem casos em que esses três mecanismos ocorrem conjuntamente. Por exemplo: quando um canecão com água é fervido pela chama de um fogão. Há condução por conta do contato da chama com o canecão, do canecão com a água e das moléculas de água entre si; convecção por conta da diferença de densidade entre porções de água que estão com temperaturas ligeiramente diferentes; e irradiação por conta da emissão de radiação eletromagnética pela própria chama do fogão.

Figura 8: Transferências de calor por condução, convecção e irradiação.

Fonte: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/conducao-termica.htm

Enquanto um processo que envolve energia, a unidade de medida padrão para o calor é a unidade de medida padrão para energia, o Joule (J). Apesar disso, costumamos utilizar de forma recorrente outra unidade de medida para o calor: a caloria (cal). A equivalência entre essas duas unidades é: 1 cal = 4,186 J.

A absorção de calor por um corpo pode produzir dois efeitos: o aumento de sua temperatura ou a mudança de seu estado físico. Similarmente, a perda de energia térmica por um corpo pode produzir dois efeitos: a redução de sua temperatura ou a mudança de seu estado físico. Nesse sentido, costumamos separar o calor em calor sensível e calor latente.

O calor sensível é aquele que aumenta ou diminui a temperatura de um corpo, sem alterar o seu estado físico. Sua relação com a alteração de temperatura é dada pela equação:

Q = m.c.ΔT

Onde:

Q = Calor sensível (J ou cal)

m = massa (kg ou g)

O calor específico é definido como a quantidade de calor necessária para variar em uma unidade a temperatura (em geral, 1 °C) de uma unidade de massa (em geral, 1 g) de uma substância. Assim, a unidade de medida mais utilizada para o calor específico é cal/(g.°C). Ela indica quantas calorias são necessárias para alterar em 1 °C a temperatura de 1 g de uma dada substância. Quanto maior for o calor específico, mais energia será necessária para causar certo aquecimento ou resfriamento. Por exemplo: a água pura possui um calor específico de 1 cal/(g.°C), enquanto a areia possui um calor específico de cerca de 0,2 cal/(g.°C). O calor específico costuma ser considerado constante para uma dada substância que está num dado estado físico. Apesar disso, a rigor, trata-se de um parâmetro que varia com a temperatura.

Enquanto o calor específico está associado ao material ou substância de que é feito um corpo ou objeto, a capacidade térmica está associada ao próprio corpo. Ou seja, ela indica a quantidade de calor necessária para variar a temperatura de um corpo de massa m:

Se substituirmos o Q pelo calor sensível, teremos:

Logo, a capacidade térmica pode ser expressa como a multiplicação da massa de um corpo pelo seu calor específico.

Já o calor latente é aquele que um corpo usará para alterar seu estado físico, mas não a sua temperatura. Ele pode ser calculado pela equação:

Onde:

L = Calor latente específico

Para compreendermos melhor os calores sensível e latente, vamos analisar a situação em que um cubo de gelo é colocado numa panela que é posta para ser aquecida pela chama de um fogão. Se considerarmos que esse cubo de gelo estava num congelador de uma geladeira, podemos supor que a temperatura inicial dele era de cerca de -15 °C. Conforme for absorvendo calor, sua temperatura vai aumentando (calor sensível), até chegar a 0 °C. Quando chegar nessa temperatura, o gelo começará a derreter (calor latente), mudando de estado físico: de sólido para líquido (processo de fusão). Após todo o gelo se transformar em água líquida, ela estará inicialmente numa temperatura de 0 °C. Se mantivermos essa água no fogão, agora sua temperatura começará a aumentar (calor sensível). Isso ocorrerá até que a água atinja a temperatura de 100 °C, sua temperatura de ebulição (considerando que estamos utilizando água pura e que estamos no nível do mar). Nessa temperatura a água irá vaporizar (calor latente), tornando-se gasosa. Caso nossa panela fosse totalmente fechada e mantida no fogão, após toda a água líquida passar para o estado gasoso, a temperatura desse gás passaria a aumentar (calor sensível). A Figura 9, a seguir, nos ajuda a entender todo esse processo.

Figura 9: Gráfico T versus Q.

Fonte: https://www.infoescola.com/fisica/calor-latente/

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Ondas eletromagnéticas e composição da radiação solar

Ondas podem ser entendidas como perturbações que se propagam pelo espaço transportando energia. Elas podem ser classificadas em três tipos de acordo com suas naturezas e propriedades: as ondas mecânicas (como o som); as ondas eletromagnéticas (como a luz) e as ondas gravitacionais, que embora propostas há mais de cem anos por Einstein em sua teoria da relatividade, foram detectadas apenas recentemente.

Focaremos aqui nas ondas eletromagnéticas, as quais possuem esse nome por serem formadas por oscilações de campos elétricos e campos magnéticos. Uma partícula com carga elétrica gera ao seu redor um campo elétrico. Se essa partícula estiver se movimentando, gera-se também outro campo, um campo magnético. De fato, a variação de um campo elétrico é capaz de induzir um campo magnético e a variação de um campo magnético é capaz de induzir um campo elétrico. Esta é a propriedade que torna possível a existência de ondas eletromagnéticas, pois elas são geradas pelo movimento periódico de uma partícula com carga elétrica.

Enquanto forma de propagar energia, as ondas eletromagnéticas podem ser chamadas também de radiações eletromagnéticas. No século XIX, por meio de estudos dos fenômenos eletromagnéticos, Maxwell propôs que as ondas eletromagnéticas se propagam com a velocidade da luz e que a própria luz é uma onda eletromagnética. Essas proposições foram posteriormente confirmadas. Logo, também podemos chamar as ondas eletromagnéticas de luz, com o termo se referindo aqui a todos os tipos de luz, as detectadas (visíveis) e as não detectadas (invisíveis) pelo olho humano. Vale dizer que a velocidade da luz no vácuo é de cerca de 300 mil km por segundo (300.000 km/s). Em meios materiais, como no ar e na água, essa velocidade se reduz, ainda que no ar essa redução seja pequena.

Na Figura 10, a seguir, ilustramos uma onda eletromagnética com seus componentes: o campo elétrico (E) e o campo magnético (B). Eles oscilam em planos perpendiculares entre si e em direções perpendiculares à direção de propagação da onda, o que a caracteriza como uma onda transversal.

Figura 10: Representação das ondas eletromagnéticas

Fonte :https://pixabay.com/pt/vectors/ondas-eletromagn%C3%A9ticas-1526374/

Para entender melhor as ondas eletromagnéticas, é importante ter em mente algumas propriedades que descrevem as ondas, tais como: o comprimento de onda, a amplitude, a frequência, o período e a velocidade de propagação.

Na Figura 12, a seguir, mostramos visualmente os pontos de uma onda chamados de cristas (em vermelho), os pontos de uma onda chamados de vales (em verde) e os pontos de uma onda chamados de nós (em preto). A amplitude da onda pode ser interpretada como a distância de uma crista ou vale até o eixo de propagação (no caso da Figura, o eixo horizontal, onde se localizam os nós).

Figura 12: Representação do comprimento de onda, da amplitude e de alguns pontos importantes de uma onda

Fonte:https://fisicaecontexto.wordpress.com/2016/12/30/acustica/#jp-carousel-577

Na natureza, a frequência e o comprimento das ondas eletromagnéticas estão relacionados de modo que as ondas que têm a frequência mais baixa são as com maior comprimento de onda e as que têm a frequência mais alta são as com menor comprimento de onda.

Isto pode ser explicado analisando a equação da velocidade de propagação de uma onda, apresentada acima. A velocidade de propagação de uma onda é constante num dado meio (no vácuo, por exemplo). Assim, como o comprimento de onda e a frequência são diretamente proporcionais à velocidade de propagação, se λ aumentar, f terá que diminuir para manter a velocidade constante e vice-versa.

Ao organizarmos as ondas eletromagnéticas sequencialmente de acordo com seus comprimentos de onda e/ou frequências, damos origem a uma escala que é chamada de espectro eletromagnético (Figura 13). Podemos também dividir esse espectro em algumas regiões: ondas de rádio (radiofrequência), micro-ondas, infravermelho, visível, ultravioleta, raios X e raios gama.

Figura 13: Espectro eletromagnético e detalhamento dos componentes da luz visível

Fonte: http://wiki.stoa.usp.br/Teced/textos/Grupo_8

O olho humano não é capaz de detectar todas as frequências de ondas eletromagnéticas, mas sim apenas uma pequena parte desse espectro. Essa parte é chamada de espectro da luz visível ou, simplesmente, luz visível.

De fato, o espectro da luz visível corresponde ao intervalo de variação das ondas eletromagnéticas que são detectadas pelo sistema visual humano na forma de cores. As ondas visíveis com frequências mais baixas correspondem à cor vermelha e seguem variando conforme a frequência vai aumentando até chegar à cor violeta. Devido a isso, ondas com frequências um pouco abaixo do vermelho são chamadas de infravermelho e ondas com frequências um pouco acima do violeta são chamadas de ultravioleta.

O Sol é a estrela mais próxima da Terra. Enquanto uma grande fonte de energia, ele emite diversas radiações, possibilitando a existência da vida no planeta Terra. Por concentrar quase a totalidade da massa do Sistema Solar (mais de 99%), de forma aproximada, podemos considerá-lo como o centro do Sistema Solar, nosso sistema planetário. Nesse sentido, o Sol exerce uma enorme atração sobre os planetas, fazendo-os gravitar ao seu redor. Por outro lado, devido à massa considerável de planetas como Júpiter e Saturno, a rigor, o Sol não está exatamente no centro do Sistema Solar. De fato, o próprio Sol orbita o ponto do Sistema Solar que poderíamos considerar como seu centro.

A maneira como o Sol emite essas radiações pode ser melhor entendida com o estudo de um corpo negro – assunto que abordaremos adiante. Neste momento vamos entender quais são essas radiações emitidas por ele.

É estimado que a temperatura no núcleo do Sol chegue a 15 milhões de graus Celsius. Já a temperatura em sua superfície é de cerca de 5,5 mil graus Celsius. Devido a essa alta temperatura o Sol emite principalmente infravermelho, luz visível e ultravioleta. De fato, o pico de emissão do Sol se localiza na região da luz visível.

Vale dizer que a radiação solar que atinge a atmosfera terrestre não é idêntica à que atinge a superfície do planeta. Isso porque devido a fenômenos ópticos como reflexão, absorção e espalhamento, decorrentes da interação da luz solar com partículas da atmosfera, parte dessa luz não consegue chegar à superfície.

Embora o Sol esteja localizado a cerca de 150 milhões de quilômetros da Terra, a energia emitida por ele chega a nós por meio de radiações eletromagnéticas, o que possibilita a vida em nosso planeta.

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Radiação do corpo negro: Planeta Terra e o efeito estufa

No final do século XIX, boa parte dos físicos acreditava que a Física Clássica era capaz de explicar todos os fenômenos conhecidos. Segundo alguns pesquisadores da época, restavam apenas alguns poucos problemas a resolver. Um desses problemas, era a conexão entre as cores de luz emitidas por corpos aquecidos e suas temperaturas correspondentes.

Provavelmente você já assistiu algum vídeo mostrando que uma barra de ferro fica brilhante quando suficientemente aquecida, primeiro adquirindo uma cor avermelhada e gradualmente embranquecendo à medida que fica mais e mais quente. De fato, todos os corpos emitem radiação eletromagnética (luz). Corpos a temperatura ambiente emitem radiação na região infravermelha do espectro eletromagnético, um tipo de luz que não é detectada pelo olho humano. Por outro lado, sentimos essa radiação infravermelha ao aproximarmos nossa pele de um ferro elétrico ligado.

Com o aumento gradativo da temperatura do corpo, a intensidade e a frequência da radiação emitida por ele aumentam. Se a temperatura atingir determinado valor (acima de 1000 °C), além de radiação infravermelha, o corpo passará a emitir também luz visível, começando pela vermelha, passando pelas amarela, verde, azul e, em altíssimas temperaturas, chegando à luz branca e à região do ultravioleta do espectro eletromagnético. Essa radiação emitida pelos corpos (como a barra de ferro do exemplo) é chamada de radiação térmica, pois depende unicamente da temperatura do corpo.

A Figura 14, a seguir, em seu lado esquerdo, mostra um prego sendo aquecido por um maçarico. Do lado direito da mesma Figura há uma barra de ferro ilustrando as cores de luz emitidas pelo prego conforme sua temperatura aumenta.

Figura 14: Emissão de radiação eletromagnética por um prego aquecido.

Fonte: https://www.vivadecora.com.br/pro/iluminacao/luz-quente-luz-fria/

Estudiosos do século XIX já tinham notado esse fenômeno e suas características. Para tentar descrevê-lo de forma sistemática, foi necessário supor que o corpo que está emitindo radiação o faz de forma ideal. Ele também seria capaz de absorver toda a radiação nele incidente (não a refletiria). Um corpo com essas características é chamado de corpo negro. Trata-se de um corpo ideal. Na prática, temos corpos que se assemelham em boa medida a um corpo negro.

O gráfico da Figura 15, a seguir, ilustra o espectro de emissão de radiação de um corpo negro em diferentes temperaturas (3000 K, 4000 K, 5000 K e 6000 K). Podemos também observar na figura em quais regiões do espectro eletromagnético estão as radiações emitidas por ele. Quando sua temperatura é de 3000 K, por exemplo, ainda que emita um pouco de luz visível, especialmente nas cores vermelha, laranja e amarela, notamos que boa parte da radiação emitida é radiação infravermelha. Por outro lado, quando o corpo negro está com uma temperatura de 6000 K, além de emitir radiações infravermelha e visível – com o pico de emissão localizado na cor amarela -, ele emite também radiação ultravioleta.

Figura 15: Espectro de emissão de radiação para o corpo negro em diferentes temperaturas.

Fonte: https://www.zenite.nu/as-cores-das-estrelas/

A emissão desses espectros por corpos aquecidos já era conhecida e detectada experimentalmente por cientistas no final do século XIX. Entretanto, as teorias vigentes à época não eram capazes de descrever esses espectros. Essa discrepância entre os dados experimentais e as previsões teóricas ficou conhecida como problema do corpo negro.

A solução para esse problema foi proposta por Max Planck em 1900. Modificando algumas equações já conhecidas à época, Planck conseguiu fazer com que as previsões teóricas e as medições experimentais coincidissem. A princípio consideradas meramente matemáticas, essas modificações se constituíram como marco inicial de uma nova Física: a Física Quântica. Planck propôs que as partículas que compõem o corpo negro poderiam vibrar apenas com algumas energias específicas. Em outras palavras: ele estabeleceu restrições para os valores dessa energia de vibração, ela não pode ter qualquer valor, não é contínua, mas sim discreta, quantizada (varia aos saltos).

Portanto, a resolução do problema do corpo negro trouxe consigo uma nova Física, muito diferente da chamada Física Clássica. Além disso, a compreensão do espectro de radiação do corpo negro tornou possível medirmos a temperatura da superfície de corpos como oceanos (a partir de satélites), animais domésticos, estrelas, entre muitos outros, sem a necessidade de contato. O procedimento para a medição da temperatura à distância baseia-se no princípio de que todo corpo a uma temperatura acima do zero absoluto (0 K, cerca de -273,15 ºC) emite radiação eletromagnética, emissão cuja intensidade, em boa aproximação para certos casos, depende apenas da temperatura em que o corpo se encontra. Logo, detectando as radiações emitidas por um corpo é possível medir sua temperatura.

Como dissemos, todos os corpos, sejam eles barras de ferro, cachorros, pessoas ou estrelas, emitem radiação térmica. A radiação térmica é uma das formas de propagação do calor. É por sua causa que o planeta Terra é aquecido pelo Sol, possibilitando a existência de seres vivos da maneira que conhecemos.

A Figura 16, a seguir, ilustra o processo de radiação térmica que acontece entre o Sol e o planeta Terra: as ondas eletromagnéticas emitidas pelo Sol são absorvidas pelo planeta Terra e o aquecem.

Figura 16: Radiação térmica do Sol atingindo a Terra – ilustração fora de escala

Fonte: http://www.aulas-fisica-quimica.com/7e_11.html

Considerando-se o sistema formado unicamente pela Terra e o Sol, pode-se obter um modelo para estimar a temperatura média da superfície terrestre, usando a teoria de emissão e absorção de radiação por corpo negro. O espectro de radiação emitido pelo Sol é parecido com o espectro emitido por um corpo negro a uma temperatura de 6000 K. Seu pico de emissão se localiza na região da luz visível, mas emite também nas faixas do infravermelho e do ultravioleta do espectro eletromagnético.

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O aquecimento do planeta

A atmosfera terrestre é constituída de diferentes gases: nitrogênio (cerca de 78% da atmosfera), oxigênio (cerca de 21% da atmosfera), argônio (cerca de 0,9% da atmosfera) e dióxido de carbono (cerca de 0,03% da atmosfera). Outras substâncias podem estar presentes, como metano, ozônio, monóxido de carbono, óxidos de nitrogênio, clorofluorcarbonos (CFCs) e aerossóis.

Quando a radiação eletromagnética emitida pelo Sol encontra a atmosfera da Terra, parte dela é absorvida e parte dela chega até a superfície, sendo absorvida pela mesma. Devido a essa absorção, a superfície terrestre atinge uma temperatura média de cerca de 14 °C. Com essa temperatura, a superfície do planeta possui um espectro de emissão parecido com o de um corpo negro a uma temperatura de 300 K, emitindo radiação com pico na faixa do infravermelho. Essa radiação, no entanto, tem dificuldade para voltar ao espaço, pois certos componentes da atmosfera a absorvem, o que gera aquecimento da própria atmosfera. Tais componentes são os chamados gases do Efeito Estufa, com destaque para o vapor d’água (H₂O), o dióxido de carbono (CO₂) e o metano (CH₄). Trata-se de gases que naturalmente se fazem presentes na atmosfera terrestre. Logo, o aprisionamento dessa radiação infravermelha na atmosfera, o chamado Efeito Estufa, é um fenômeno natural. Ele possibilita a vida humana no planeta, pois caso toda radiação infravermelha emitida pela Terra voltasse para o espaço a temperatura média da superfície terrestre e da camada inferior da atmosfera seria de cerca de -18 °C.

De fato, cerca de 30% da radiação solar que chega à Terra é refletida de volta ao espaço pelas nuvens, gelo, neve, areia e outros corpos refletores, sem que ocorra qualquer absorção. Cerca de 25% da radiação solar é absorvida por gases do Efeito Estufa localizados na atmosfera. Contudo, além de absorverem, esses gases emitem essa energia na forma de radiação infravermelha, aquecendo a atmosfera. Já cerca de 45% da radiação solar incidente chega à superfície terrestre, sendo absorvida pela mesma.

Mudanças na concentração dos gases do Efeito Estufa na atmosfera terrestre estão ocorrendo em função da ação do ser humano. De fato, as emissões dos gases do Efeito Estufa ocorrem praticamente em todas as atividades humanas: na agricultura, por meio da preparação da terra para o plantio e aplicação de fertilizantes; na pecuária, por meio do tratamento de dejetos dos animais e por processos digestivos do gado; no transporte, pelo uso de combustíveis fósseis, como gasolina e gás natural; no tratamento dos resíduos sólidos, pela forma como o lixo é tratado e disposto; nas florestas, pelo desmatamento e degradação da vegetação; e nas indústrias, pelos processos de produção do cimento, alumínio, ferro e aço, por exemplo. A elevação da concentração desses gases na atmosfera dificulta ainda mais a dispersão do calor para o espaço, aumentando a temperatura média do planeta – gerando o conhecido Aquecimento Global e, de forma mais ampla, as chamadas Mudanças climáticas.

A Figura 17, a seguir, ilustra o processo natural do Efeito Estufa e a intensificação do mesmo pela atividade humana no planeta Terra.

Figura 17: Esquema do Efeito Estufa no planeta Terra – ilustração fora de escala

Fonte: https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/quimica/o-que-e-um-efeito-estufa.htm

Podemos comparar o Efeito Estufa com o que acontece com um carro parado sob a luz solar em um dia quente. Ao entrarmos nele, sentimos uma sensação de calor intenso. Ela decorre do fato de que boa parte dos raios solares passa pelos vidros e é absorvida pelos componentes internos do veículo (bancos, volante, painel etc.). Eles começam então a se aquecerem, o que faz com que emitam mais radiação infravermelha. Mas esse tipo de radiação tem dificuldade para sair pelo vidro, o que faz com que parte dela seja absorvida pelo ar aprisionado no interior do veículo, aquecendo-o. Os gases do Efeito Estufa presentes na atmosfera funcionam como o vidro do carro, permitindo a entrada de parte da radiação solar, mas dificultando que a radiação infravermelha emitida pela superfície do planeta volte ao espaço.

Como vimos, a intensificação do Efeito Estufa ocorre por conta do aumento da concentração de determinados gases na atmosfera. Processos associados à geração de energia elétrica estão entre aqueles que implicam na emissão desses gases. Nesse sentido, abordaremos, a seguir, as características de diferentes tipos de usinas que visam produzir energia elétrica a partir de outros tipos de energia.

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A busca constante pela energia elétrica

A energia que movimenta as indústrias, os hospitais, o comércio, as escolas e nos dá o conforto em nossas casas é a energia elétrica. Trata-se de um recurso essencial para a realização de diversas atividades nos dias atuais. Com ela, podemos assistir televisão, acessar as redes sociais, utilizar os telefones celulares, assistir as aulas online, usar a internet, tomar um suco gelado, conservar alimentos por muito mais tempo na geladeira, entre muitas outras coisas.

Devido ao crescimento populacional nos últimos anos, tem crescido cada vez mais a necessidade pela busca na melhoria da qualidade de vida, o que aumenta o consumo de recursos básicos para sobrevivência e conforto. Principalmente no que diz respeito à energia elétrica, seu consumo tem aumentado na tentativa de suprir as necessidades da população mundial.

No entanto, a energia nesta forma não está disponível na natureza de maneira aproveitável para as finalidades mencionadas. Para a obtermos, é necessário um processo de transformação que se aproveita de outras formas de energia disponíveis na natureza, convertendo-as em energia elétrica. Esta, através de linhas de transmissão, subestações e redes de distribuição, chega ao local onde será consumida.

Por meio de estruturas específicas e adequadas é possível transformar em energia elétrica parte da energia cinética da água, da energia térmica do carvão e do gás, da energia cinética dos ventos, da energia liberada pelo fissão de certos núcleos atômicos, da energia eletromagnética emitida pelo Sol, da energia cinética das ondas do mar, da energia térmica proveniente do interior do planeta Terra, entre outras. As instalações destinadas à obtenção de energia elétrica a partir de outros tipos de energia costumam ser chamadas de usinas. Dependendo das transformações de energia que executam, as usinas podem ser adjetivadas como hidrelétricas (ou hidroelétricas, hídricas, hidráulicas), termelétricas (ou termoelétricas), nucleares (ou termonucleares), eólicas, solares etc.

A matriz elétrica mundial historicamente tem como base a queima de combustíveis fósseis em usinas termelétricas. Combustíveis fósseis são substâncias formadas ao longo de milhares de anos por processos naturais como a decomposição de organismos mortos soterrados, como o carvão mineral, o petróleo e o gás natural. Contudo, com o início da escassez destes recursos e a preocupação cada vez mais constante com a degradação do meio ambiente, os países têm pensado e investido em outras fontes de energia e tipos de usina. Vale dizer que matriz elétrica é o conjunto de recursos utilizados para se obter energia elétrica. Dessa forma, podemos nos referir à matriz elétrica de um país, de uma região e até mesmo do mundo como um todo. A matriz elétrica costuma ser apresentada em termos percentuais, indicando a contribuição de cada tipo de fonte/usina junto à totalidade de energia elétrica produzida.

O gráfico da Figura 18, a seguir, exibe qual era a matriz elétrica mundial no ano de 2016. Nota-se que, em conjunto, a queima de combustíveis fósseis em usinas termelétricas era responsável por 65,1% da energia elétrica produzida. Portanto, há alguns anos, mais da metade da energia elétrica mundial era gerada por combustíveis fósseis – panorama que não se alterou significativamente desde então. Quando esses combustíveis são queimados liberam na atmosfera diversos tipos de gases, dentre eles gases do efeito estufa. Temos ainda as usinas hídricas, com participação de 16,6%, as nucleares, com 10,4%, as termelétricas de biomassa, com 2,3%, e as solares/eólicas/geotérmicas/marés com 5,6%.

Figura 18: Matriz elétrica mundial – ano de 2016

Fonte: https://www.epe.gov.br/pt/abcdenergia/matriz-energetica-e-eletrica

O debate sobre o uso de diferentes tipos de usinas costumeiramente envolve dois conceitos: energia renovável e energia não-renovável. Quando falamos em energia renovável estamos nos referindo ao uso de fontes de energia, a princípio, inesgotáveis. A água, por exemplo. Embora sua utilização pelo ser humano possa poluí-la, inviabilizando o consumo, em boa medida, trata-se de um recurso que não se perde, que não vai se acabando. O mesmo vale para a biomassa, como o bagaço de cana-de-açúcar. É possível plantar mais cana, gerando mais bagaço para ser queimado em usinas termelétricas de biomassa. Logo, usinas hidrelétricas, usinas termelétricas de biomassa, usinas eólicas, usinas solares, entre outras, são consideradas usinas que fazem uso de energia renovável, uma vez que utilizam como fontes/combustíveis substâncias/materiais que podemos considerar inesgotáveis. Usinas termelétricas de combustíveis fósseis e usinas nucleares estão no grupo contrário: o das energias não-renováveis. Isso porque fazem uso de fontes/combustíveis que, a princípio, se esgotarão algum dia, o carvão mineral, o petróleo e o urânio, por exemplo.

No que tange ao conceito de energia limpa, trata-se da ideia de que certos tipos de usina não emitem poluentes no processo de transformação de determinado tipo de energia para energia elétrica. A rigor, nenhum tipo de usina é totalmente limpa, pois se considerarmos todos os processos associados à construção, operação e manutenção de suas instalações, invariavelmente, alguns deles implicarão na emissão de poluentes para a atmosfera. É o caso das usinas nucleares, por exemplo. Embora a operação de um reator nuclear não envolva a emissão de poluentes, processos associados à preparação do combustível nuclear o fazem – como o processo de extração de urânio da natureza. O mesmo vale para o caso das usinas hidrelétricas. Embora o processo de operação em si não envolva a emissão de poluentes, quando grandes áreas são alagadas para sua construção, é comum que parte da vegetação do local fique submersa. Essa vegetação passará a se deteriorar, processo que envolverá a emissão de poluentes para a atmosfera. Nesse sentido, seria mais viável falar em tipos de usina mais ou menos limpas quando comparadas entre si. Inclusive, diversas pesquisas têm investido no estudo e no desenvolvimento de fontes energéticas e processos que causem um menor impacto no ambiente quando da produção de energia elétrica.

O gráfico da Figura 19, a seguir, ilustra a matriz elétrica brasileira em junho de 2020. Do total de energia elétrica produzida, as hidrelétricas contribuíram com 63,2%, seguida pelas usinas termelétricas, com 24,9%, eólicas, com 9,1%, solares, com 1,7% e nucleares 1,2%. A energia eólica vem crescendo bastante no Brasil, contribuindo para que a nossa matriz elétrica continue sendo, em sua maior parte, renovável. Além disso, como fazemos ampla utilização de tipos de usinas que emitem poucos poluentes à atmosfera quando comparado a outros tipos de usinas, nossa matriz elétrica é considerada uma das mais limpas do mundo.

Figura 19: Matriz elétrica brasileira – Junho de 2020

Fonte: ANEEL, 2020

Dada a preocupação crescente com a deterioração do ecossistema mundial, em 2005, entrou oficialmente em vigor o chamado Protocolo de Kyoto (também escrito como Protocolo de Quioto), acordo assinado por diversos países. Com ele, foram estabelecidas metas para que os países reduzam suas emissões de Gases do Efeito Estufa (GEE). A finalidade é controlar a intensificação do efeito estufa causada pela ação humana, uma vez que essa intensificação tem implicado nas chamadas mudanças climáticas. Nesse sentido, a substituição de combustíveis fósseis por fontes mais limpas e renováveis foi uma questão central no referido acordo.

Cada país usa os recursos naturais mais acessíveis ou abundantes em seu território como fonte/combustível para a produção de energia elétrica. Muitos deles usam combustíveis fósseis como carvão, gás natural e derivados de petróleo, que são mais impactantes ao meio ambiente, pois quando queimados – em usinas termelétricas, por exemplo -, produzem gases de efeito estufa. Por isso, o uso de fontes relativamente mais limpas, como a água, o vento e o Sol, está aumentando em todo o mundo. No Brasil, a água é muito utilizada para a geração de energia elétrica, especialmente porque o país possui o terceiro maior potencial hídrico do planeta, sendo superado apenas pela China e pela Rússia.

A seguir, abordaremos como funcionam alguns tipos de usinas utilizadas na transformação de certas formas de energia em energia elétrica. Veremos que cada um deles possui vantagens e desvantagens. Logo, além de levar em conta a disponibilidade e a abundância de recursos naturais, a opção de um determinado país por certo(s) tipo(s) de usina(s) tem como base muitos outros fatores, sendo o fator ambiental um dos que mais tem ganhado relevância.

Licenciada sob uma licença Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License. Cursinho Popular IFSP Itapetininga 2021

Usinas

Usinas hidrelétricas

A primeira usina hidrelétrica do mundo foi construída no final do século XIX, quando o carvão era o principal combustível e as pesquisas sobre o petróleo ainda eram muito recentes. Até então, a energia hídrica tinha sido utilizada apenas para a geração de energia mecânica.

Durante o reinado de Dom Pedro II, em 1883, foi construída a primeira usina hidrelétrica brasileira, uma das primeiras do mundo. Utilizando as águas do Ribeirão do Inferno, afluente do rio Jequitinhonha, foi construída no município de Diamantina uma usina com capacidade de 0,5 MW (megawatt) de potência e linha de transmissão de dois quilômetros. Em 1889, ainda no reinado de Dom Pedro II, também em Minas Gerais, mas agora em Juiz de Fora, foi construída a usina de Marmelos-Zero, com capacidade instalada de 4 MW (megawatt) de potência. Ela se tornou a maior usina hídrica do Brasil na época.

Usinas hidrelétricas são instalações industriais cuja finalidade é a geração de energia elétrica através do aproveitamento do potencial hidráulico existente em um rio. A energia hídrica é uma das maiores fontes renováveis de energia, correspondendo à boa parte da conversão de energia entre todas as fontes renováveis de energia do mundo, além de ser explorada em diversos países, principalmente os que possuem a água como recurso abundante, como é o caso do Brasil.

A Figura 20, a seguir, mostra uma fotografia da usina hidrelétrica de Itaipu, usina binacional, localizada na fronteira entre o Brasil e Paraguai, considerada hoje a segunda maior usina hidrelétrica do mundo.

Figura 20: Fotografia da usina hidrelétrica de Itaipu

Fonte: https://www.oficinadanet.com.br/post/10269-usina-hidreletrica

A usina hidrelétrica de Itaipu pertence ao Brasil e ao Paraguai. As obras para construí-la foram iniciadas em 1975. Em maio de 1984 ela entrou em operação aproveitando os recursos hídricos dos rios Paraná, do Salto Grande de Sete Quedas ou Salto de Guaíra até a Foz do rio Iguaçu. Sua construção foi financiada igualmente pelo Brasil e pelo Paraguai e a energia elétrica gerada pela usina é dividida igualmente entre os países. Além disso, ambos têm o direito de adquirir a energia que não for utilizada pelo outro para seu próprio consumo.

Apesar de o ano de 2019 ter sido um ano hidrológico difícil, com poucas chuvas na região, a produção anual da usina hidrelétrica de Itaipu atingiu 79.445 GWh (gigawatt-hora), o que corresponde a uma potência de 9.069 MW. Vale frisar que a potência é definida como a energia obtida num dado intervalo de tempo. Ou seja: potência é a taxa temporal com a qual a energia é transformada de um tipo para outro. Matematicamente, podemos escrever:

P = ΔE/Δt, onde P = potência; ΔE = quantidade de energia transformada; Δt = intervalo de tempo

A energia costuma ser medida em Joule (J), o intervalo de tempo em segundos (s) e a potência em Watt (W). Nesse sentido 1 W = 1 J/s. Outras unidades de medida utilizadas para medir energia são kWh (quilowatt-hora), MWh (megawatt-hora) e GWh (gigawatt-hora).

A referida produção de Itaipu em 2019 equivale a 77,1% da produção de 2016, ano com a maior produção já registrada.

O gráfico da Figura 21, a seguir, exibe a produção anual de energia elétrica da usina hidrelétrica de Itaipu nos anos de 2015, 2016, 2017, 2018 e 2019. Note que Itaipu fechou o ano de 2016 com uma produção histórica de 103.098 GWh e, estabeleceu uma nova marca mundial. Neste mesmo ano, Itaipu atendeu 16,8% da demanda elétrica brasileira e 75,6% da demanda elétrica paraguaia.

Figura 21: Produção anual de energia em GWh

Fonte: Relatório Anual Itaipu Binacional 2019

Basicamente, as usinas hidrelétricas são constituídas da barragem, sistema de captação e condução da água, casa de força e o sistema de restituição da água ao leito natural do rio.

Conforme ilustrado na Figura 22, a seguir, a água captada no lago formado pela barragem é conduzida até a casa de força através de canais, túneis ou condutores. Após passar pela turbina hidráulica a água é restaurada ao leito natural do rio, através do canal de fuga.

Figura 22: Esquema do funcionamento de usinas hidrelétricas

Fonte: https://abrapch.org.br/2014/03/17/o-que-sao-pchs-e-cghs/

Do ponto de vista das energias envolvidas, podemos explicar o funcionamento das usinas hidrelétricas da seguinte forma: a barragem faz com que a água confinada se mantenha numa altura elevada em comparação com a altura em que se localiza a turbina. Nesse sentido, podemos associar à água certo valor de energia potencial gravitacional. Conforme a água vai sendo coletada, passa pelos dutos e chega até a turbina, a energia potencial gravitacional vai sendo transformada em energia de movimento, a chamada energia cinética - vale mencionar que energia cinética e energia potencial gravitacional estão entre as componentes da chamada energia mecânica. Ao movimentar a turbina, parte da energia cinética da água é transformada em energia cinética da turbina. A turbina, por sua vez, está acoplada a um gerador, o que possibilita converter parte da energia cinética da turbina em energia elétrica. Essa conversão se dá por meio da chamada Lei de Faraday-Neumann-Lenz, que indica que a variação de um campo magnético (produzido por um imã, por exemplo) induz a produção de uma tensão e, consequentemente, de uma corrente elétrica. De fato, o gerador acoplado à turbina de uma usina é composto por ímãs ou eletroímãs. Movimentar a turbina implica em movimentar esses ímãs, o que faz com que haja variação no campo magnético gerado por eles. Essa variação no campo magnético proporciona a geração de eletricidade.

A energia gerada é levada por meio de cabos ou barras condutoras dos terminais do gerador até o transformador, onde sua tensão é corrigida e, assim, através de linhas de transmissão chega até os consumidores finais.

No Brasil, é relativamente comum haver centrais hidrelétricas de pequeno porte instaladas junto a quedas d'água. Elas abastecem pequenos centros consumidores e possuem potência instalada de até 30 MW.

As usinas hidrelétricas são mais estáveis que as eólicas e as solares, que dependem da velocidade do vento ou do nível de insolação ao longo do dia. Essa estabilidade é fundamental para dar maior segurança de abastecimento. Por outro lado, as usinas eólicas e solares também contribuem para essa segurança, afinal, ao serem ligadas quando o vento e a insolação são favoráveis, elas ajudam as hidrelétricas, principalmente em épocas de seca, quando o nível de água nos reservatórios fica abaixo do normal. Um terceiro fator é o custo da geração, que tem impacto direto nas contas pagas pelo consumidor. A água é a fonte com menor custo para produção de energia elétrica.

As usinas hidrelétricas possuem algumas vantagens e desvantagens. A maior vantagem dessas usinas é a utilização de um recurso energético natural, que é a água de um rio. Por esse motivo, a geração da energia é de baixo custo, considerando que ela é uma fonte natural renovável. Outra vantagem é que não há emissão de composto químico durante o procedimento de geração de energia. A barragem de água também pode ser utilizada para a irrigação, navegação e controle de cheias do rio. Também, essas usinas podem ser utilizadas por muito tempo – algumas com mais de 100 anos de utilização.

Como desvantagens, existe o alto custo de construção de uma hidrelétrica, o custo ambiental da formação e a manutenção da represa. Devido ao represamento para a formação do lago, grandes áreas são inundadas, a vegetação fica submersa e animais acabam morrendo afogados. Em áreas habitadas pessoas são obrigadas a deixar suas casas, e mesmo sendo compensadas em relação aos bens materiais, histórias de vidas são perdidas para sempre.

As represas alteram a atividade das águas. Ao transformar rios de corredeiras em águas calmas, os peixes que são adaptados àqueles tendem a ser extintos. Com isso, o processo de geração de energia a partir das hidrelétricas pode prejudicar a preservação de espécies aquáticas e/ou forçar a locomoção de animais para outros habitats.

A temperatura dos rios envolvidos no funcionamento de uma hidrelétrica também é afetada. No fundo a temperatura é mais baixa, já na superfície a temperatura é mais elevada. Além disso, por conta da decomposição da matéria orgânica que fica submersa (as árvores, por exemplo), ocorre uma elevação da quantidade de nutrientes disponível na água, o que favorece o aparecimento e a propagação de algas e outros vegetais aquáticos – a chamada eutrofização.

Listamos a seguir as vantagens e as desvantagens da utilização das usinas hidrelétricas.

USINAS TERMOELÉTRICAS

No ano de 1883, na cidade de Campos, no estado do Rio de Janeiro, iniciou-se a operação da primeira central termoelétrica do Brasil. Movida a vapor e com capacidade de 0,052 MW, ela foi utilizada para alimentar aproximadamente 40 lâmpadas. Neste mesmo ano finalizou-se a construção da primeira usina hidrelétrica do Brasil.

As usinas termoelétricas também são conhecidas como termelétricas ou térmicas. Trata-se de instalações industriais que transformam parte da energia térmica obtida pela combustão de um combustível em energia mecânica e, posteriormente, por meio do uso de geradores elétricos, em energia elétrica. Energia térmica é a energia associada ao movimento microscópico aleatório das partículas que constituem um corpo.

A Figura 23, a seguir, mostra a fotografia da maior usina termoelétrica da América Latina movida a gás natural, inaugurada em 17 de agosto de 2020. Com potência de 1,5 GW (gigawatt), tem capacidade de atender até 16 milhões de pessoas. Nela é possível transformar a energia interna do gás natural em energia elétrica. A termoelétrica está localizada no município de Barra dos Coqueiros, em Sergipe (Brasil).

Figura 23: Fotografia da maior usina termoelétrica da América Latina – Brasil

Fonte:https://www.gov.br/pt-br/noticias/energia-minerais-e-combustiveis/2020/08/maior-termoeletrica-a-gas-natural-da-america-latina-e-inaugurada-em-sergipe

As usinas termoelétricas em operação no Brasil são de diversos portes, tecnologias e combustíveis. Esta diversidade de características é devida à finalidade de atendimento, demanda, disponibilidade de preços e oferta de combustível no local de geração.

Os combustíveis mais usados nessas usinas são de origem fóssil, como carvão mineral, óleo diesel, óleo combustível, gás natural, entre outros. Entretanto, também são empregados combustíveis alternativos com destaque para a biomassa, principalmente no aproveitamento de resíduos agrícolas como o bagaço de cana e a palha de arroz, o que permite este tipo de energia ser considerada, algumas vezes, como green energy ou energia verde.

Basicamente, as usinas termoelétricas são constituídas da fornalha, da caldeira, da turbina, do condensador e do gerador. Na fornalha é colocado o combustível que será queimado produzindo calor. Esse calor aquece a caldeira que contém água, a qual entrará em ebulição e produzirá vapor em alta pressão. Esse vapor é conduzido por dutos até a turbina, a qual está acoplada ao gerador. Quando o vapor em alta pressão encontra as pás da turbina faz com estas comecem a girar em alta velocidade, gerando eletricidade. Posteriormente esse vapor é conduzido até o condensador, onde o vapor d’água é transformado em água no estado líquido. Através de bombas, essa água é levada para a caldeira novamente e assim sucessivamente, num processo cíclico. A Figura 24, a seguir, ilustra o princípio de funcionamento de uma usina termoelétrica.

Figura 24: Ilustração do funcionamento de uma usina termoelétrica

Fonte:https://cbie.com.br/artigos/como-funcionam-usinas-termicas/

As usinas térmicas demandam grandes volumes de água durante seu funcionamento, principalmente em função da tecnologia utilizada para o sistema de resfriamento. Dessa forma, na escolha do local de instalação dessas usinas é fundamental avaliar se há disponibilidade de recursos hídricos. Geralmente elas são instaladas próximas a rios, lagos etc. Inclusive, um dos problemas ambientais associados a este tipo de usina é o aquecimento da água do rio/lago utilizado para resfriá-la, o que prejudica sua fauna aquática.

O maior problema da utilização das usinas termoelétricas é a produção de gases poluentes, os quais ao serem lançados para a atmosfera contribuem para a intensificação do efeito estufa do planeta e, consequentemente, para as mudanças no clima.

Ainda assim, é importante ressaltar que a energia proveniente de usinas termoelétricas ainda é a principal fonte de energia em muitos países, além de ser uma fonte importante no Brasil para a segurança de suprimento energético. A crise energética ocorrida no estado do Amapá em novembro de 2020 comprova essa afirmação. O estado entrou em colapso após vários dias sem energia elétrica devido a um incêndio que comprometeu o sistema de fornecimento. As linhas de transmissão Laranjal/Macapá e as usinas hidrelétricas Coaracy Nunes e Ferreira Gomes foram desligadas deixando várias cidades sem energia elétrica. De forma emergencial, o governo optou por usar geradores termoelétricos, os quais podem ser transportados e são de fácil instalação.

As termoelétricas não são consideradas economicamente atrativas para o sistema em vista de terem um custo de geração elevado. No caso brasileiro, esse panorama resulta do alto valor dos combustíveis fósseis (carvão, óleo e gás) e das oscilações de disponibilidade desses combustíveis.

Por outro lado, as usinas termelétricas possuem vantagens em relação às outras, que as colocam como necessárias e até mesmo essenciais para a segurança de suprimento energético, uma vez que apresentam facilidade e agilidade na operação e na disponibilidade de energia. Listamos a seguir as vantagens e as desvantagens da utilização das usinas termoelétricas.

USINAS NUCLEARES

A tecnologia nuclear foi utilizada pela primeira vez durante a segunda Guerra Mundial e, assim como outras tecnologias empregadas em guerras, recebeu novos usos após o seu término. De fato, as primeiras usinas nucleares surgiram na década de 1950.

As usinas nucleares são instalações industriais que têm por finalidade transformar a energia térmica liberada no processo de fissão nuclear em energia elétrica. Por conta disso são também conhecidas como termonucleares. A Figura 25, a seguir, mostra uma fotografia das usinas nucleares brasileiras em funcionamento, Angra I à direita e Angra II à esquerda da mesma imagem.

Figura 25: Fotografia das usinas nucleares brasileiras Angra I e Angra II.

Fonte:https://tnpetroleo.com.br/noticia/eletronuclear-inicia-reabastecimento-de-angra-2/

A energia elétrica nas usinas nucleares é obtida a partir de certos materiais que são relativamente instáveis, como o urânio e o plutônio. Quando o núcleo de certos átomos desses elementos sofre o impacto de um nêutron e o absorve, ele é fissionado (dividido) em dois fragmentos, liberando também outros nêutrons. Esses produtos da fissão possuem energia cinética relativamente alta, uma vez que um processo de fissão nuclear implica na liberação de quantidades relativamente altas de energia. Os nêutrons liberados numa fissão poderão ser absorvidos por outros átomos fissionáveis que, por sua vez, se dividirão, liberando mais nêutrons e energia, e assim sucessivamente, em um processo de reação em cadeia.

Nêutrons com energia cinética relativamente baixa são chamados de nêutrons térmicos e são os mais eficientes para fissionar o urânio e o plutônio. Os nêutrons com energia cinética mais elevada, chamados de nêutrons rápidos, são menos eficientes para produzir fissões nucleares.

A Figura 26, a seguir, ilustra os processos da fissão nuclear e da reação em cadeia.

Figura 26: Ilustração do processo de fissão nuclear e o de reação em cadeia.

Fonte: https://www.todamateria.com.br/fissao-nuclear/

O conjunto de processos associados à obtenção do combustível nuclear é conhecido como ciclo do combustível nuclear. No caso do uso do urânio, seu ciclo costuma ser dividido em três etapas. A primeira etapa é a mineração e o beneficiamento, no qual o minério é extraído da natureza e conduzido para a unidade de beneficiamento para ser purificado e concentrado, gerando uma espécie de sal de cor amarela, conhecida como yellowcake. Na natureza, o urânio é encontrado na forma de três isótopos: urânio-234, urânio-235 e o urânio-238, nas proporções de 0,006%, 0,72% e 99,27%, respectivamente. Todos esses isótopos são radioativos e possuem as mesmas propriedades químicas, pois possuem o mesmo número de prótons (92). Vale notar que isótopos são átomos que possuem a mesma quantidade de prótons, o chamado número atômico, representado por Z. Os isótopos diferenciam-se pelo número de massa, que é a soma da quantidade de prótons com a quantidade de nêutrons, representado por A. Ou seja: a diferença entre os três isótopos de urânio está em seus números de massa (234, 235 e 238) ou, mais especificamente, na quantidade de nêutrons que cada um deles possui.

A segunda etapa é a conversão. Nela, o yellowcake é convertido para o estado gasoso por meio de processos químicos.

A terceira fase é a de enriquecimento. Trata-se do aumento da concentração do isótopo de Urânio-235 na amostra em comparação ao que ocorre na natureza. Sua porcentagem chega a cerca de 4%. Posteriormente, temos a fabricação de pastilhas a partir da compactação do pó e, finalmente a montagem dos elementos combustíveis, quando se colocam as pastilhas em cilindros metálicos que irão formar os elementos combustíveis do núcleo do reator.

As usinas nucleares são constituídas por algumas partes: o núcleo do reator, o gerador de vapor, o condensador, a torre de resfriamento, o reservatório de água fria, a turbina, o gerador elétrico, o transformador e, por fim, as linhas de transmissão. Um reator é uma instalação que cria e controla as reações de fissão para gerar calor. Há vários tipos de reatores, que diferem em função dos materiais e da tecnologia aplicada, mas todos são formados basicamente pelos mesmos conjuntos de componentes: combustível, moderador, refrigerante e barras de controle. No Brasil, os reatores utilizados são do tipo PWR (pressurized water reactor, ou seja, reator de água pressurizada).

Parte da energia cinética dos produtos da fissão é transformada em energia térmica da água que está em contato direto com o reator. Outro circuito com água recebe parte dessa energia térmica na forma de calor, o que faz com que seja produzido vapor d’água. Este será usado para mover as turbinas, que acionarão os geradores responsáveis por transformar a energia mecânica associada ao movimento das turbinas em energia elétrica. A Figura 27, a seguir, ilustra o funcionamento de uma usina nuclear do tipo PWR.

Figura 27: Ilustração do processo de funcionamento de uma usina nuclear.

Fonte:https://blog.enem.com.br/acidente-de-chernobyl-entenda-o-que-aconteceu-com-a-usina-nuclear/

O Brasil possui atualmente duas usinas em funcionamento, Angra I, que tem capacidade de 640 MW, e Angra II, com capacidade de 1350 MW. Há ainda uma usina nuclear em construção, Angra III, com capacidade esperada de 1405 MW. Sua conclusão tem sido constantemente adiada e, no momento, está prevista para 2021.

Atualmente, no mundo, estão em funcionamento mais de 400 usinas nucleares, com outras dezenas em processo de construção. Tais usinas se localizam em cerca de 30 países. A nível mundial, cerca de 10,4% da energia elétrica produzida é de origem nuclear. De fato, a energia nuclear se faz presente de forma acentuada em matrizes elétricas de alguns países considerados desenvolvidos: França, com quase 80%; Bélgica e Suécia com cerca de 50%; Suíça, Japão e Coréia do Sul, com cerca de 40%; e Alemanha, com cerca de 30%.

A utilização da energia nuclear para geração de energia elétrica sofreu e ainda vem sofrendo críticas devido à ocorrência de incidentes e, especialmente, de acidentes nucleares. Um deles foi o de Three Mile Island, nos Estados Unidos, em 1979. Apesar de não ter tido consequências significativas em termos de danos ao ser humano e ao ambiente, levou os países ocidentais a revisarem as medidas de segurança nas usinas nucleares em funcionamento, aumentando o rigor envolvido.

Outro acidente em usinas nucleares foi o de Chernobyl, na atual Ucrânia, em 1986. Trata-se do mais grave acidente nuclear da história até hoje, deixando como sequelas muitas mortes e danos ao ambiente como um todo, uma vez que implicou no lançamento de grande quantidade de material radioativo à atmosfera.

Após 2011, quando ocorreu o acidente na usina nuclear de Fukushima no Japão, alguns países intensificaram suas políticas na busca de fontes renováveis. A Alemanha, por exemplo, tem uma política voltada a zerar o uso de energia nuclear, investindo principalmente em fontes alternativas, como a solar e a eólica, seguras e limpas, ainda que sejam fontes desvantajosas em relação ao custo-benefício.

Talvez o problema mais grave associado à utilização de usinas nucleares é a dificuldade de destinação do chamado lixo atômico, ou lixo radioativo, que costuma ser separado de acordo com a atividade radioativa que apresenta: alta, média ou baixa. Tal dificuldade se relaciona ao tempo de duração da atividade radioativa dos produtos da fissão nuclear: milhares de anos, o que deixa para as gerações futuras o gerenciamento do problema. Por outro lado, há que se mencionar que o descarte do lixo atômico tem sido alvo de pesquisas que objetivam o desenvolvimento de formas mais seguras e confiáveis para realizá-lo.

Além disso, alguns dos produtos da fissão gerados na operação de usinas nucleares são utilizados na medicina, na indústria, na agricultura etc. Na medicina, uma das ferramentas importantes no tratamento e no diagnóstico de doenças são os chamados radiofármacos. Eles são produzidos pela junção de certos elementos radioativos (que podem ser provenientes de usinas nucleares) com substâncias químicas (fármacos) que se associam a órgãos ou tecidos específicos do corpo humano. No contexto de exames de diagnóstico, os radiofármacos são injetados no paciente, concentrando-se no local a ser examinado. Como emitem radiação, esta poderá ser detectada no exterior do corpo por um detector apropriado, que pode transformar essa informação em imagens, permitindo ao médico analisar o funcionamento da estrutura corporal examinada.

Nas indústrias, as principais aplicações das técnicas nucleares são na medição de espessuras e de vazões de líquidos, bem como no controle da qualidade de junções de peças metálicas. A facilidade de penetração na matéria da radiação emitida pelos elementos radioativos, bem como a variação de sua atenuação com a densidade do meio que atravessa, tornam seu uso conveniente em medidores de nível, espessura e umidade. Na indústria de papel por exemplo, esses medidores são utilizados para garantir que todas as folhas tenham a mesma espessura (padrão de gramatura), para atender às exigências de qualidade do mercado mundial.

Por não implicar na emissão de gases do efeito estufa na geração de energia elétrica, a energia nuclear é cada vez mais vista como uma maneira mais ecológica de se produzir energia. Sua operação gera menos impactos ambientais e sua demanda por recursos naturais é relativamente reduzida. Ainda assim, há que se lembrar que nos processos de construção e manutenção da usina e principalmente no processo de preparação do combustível nuclear há a emissão de gases poluentes para a atmosfera.

Por outro lado, além do problema do lixo atômico e do uso de elementos radioativos – aspecto controverso por conta dos perigos relacionados à ocorrência de acidentes -, a construção e a operação de usinas nucleares são altamente custosas.

A segurança nuclear é constantemente aperfeiçoada, sendo fruto de um esforço internacional, com projetos e sistemas cada vez mais seguros e confiáveis, procurando reduzir as possibilidades de falhas e acidentes. Os novos aperfeiçoamentos são introduzidos nos reatores mais antigos, atualizando sempre a condição de segurança. A garantia de que as experiências e novas exigências sejam estendidas a todos os países é dada pelos acordos internacionais, geridos pela Agência Internacional de Energia Atômica (AIEA). Outros acordos, destacando-se o Tratado de Não-proliferação (TNP), garantem um amplo controle que inibe a proliferação das armas nucleares e que busca a redução dos arsenais existentes.

No Brasil, esse controle é responsabilidade da Comissão Nacional de Energia Nuclear (CNEN), que licencia e inspeciona as instalações que utilizam material nuclear em todas as áreas, inclusive instalações médicas e industriais, para garantir que esse uso seja feito dentro das mais modernas normas de segurança. Além disso, a CNEN credencia os profissionais responsáveis pela segurança, que, por lei, devem ter um vínculo formal ou fazer parte do corpo de funcionários da instalação.

Diante do aumento mundial pela busca de energia elétrica, as usinas nucleares têm sido apontadas como uma das formas de gerá-la contendo a emissão de gases do efeito estufa. Até mesmo alguns ecologistas estão começando a aceitar a energia nuclear, ainda que ecologicamente elas não sejam tão corretas quanto parecem, conforme vemos nas listas a seguir.

ENERGIA SOLAR

O Sol é a mais intensa e abundante fonte de energia para o planeta Terra, responsável de maneira indireta por produzir outros tipos de energia e responsável por possibilitar a vida dos seres vivos em nosso planeta. Os raios solares podem ser utilizados para produzir energia elétrica por meios térmicos ou fotovoltaicos.

Na energia solar fotovoltaica, a radiação solar incide em materiais semicondutores, o que implicará no surgimento de uma corrente elétrica contínua. De fato, no começo do século vinte, Albert Einstein propôs que a luz poderia ser entendida como um sendo composta por pacotes de energia. Cada pacote de luz é chamado de quantum de luz ou fóton. Com essa proposta, Einstein forneceu também uma explicação satisfatória ao chamado efeito fotoelétrico. Trata-se da liberação de elétrons de um material quando ele é exposto à luz - desde que esta seja composta por fótons com energia suficiente para liberá-los. Tais elétrons poderão ser atraídos por um polo com carga elétrica positiva, constituindo, assim, uma corrente elétrica, também chamada, nesse caso, de corrente fotoelétrica ou corrente fotovoltaica.

As células fotovoltaicas fazem uso do efeito fotelétrico. Elas costumam ser feitas de silício, um material semicondutor bastante abundante na crosta terrestre. Um semicondutor é um material que, em termos de condutividade elétrica (facilidade para transportar corrente elétrica), ocupa uma posição intermediária: entre os materiais condutores e os materiais isolantes.

Os materiais semicondutores mais comuns são formados por átomos de elementos químicos com quatro elétrons na camada de valência, a última camada de elétrons ocupada num átomo. De fato, Germânio (Ge) e Silício (Si) são os mais utilizados. Quando a temperatura de um semicondutor é elevada, sua condutividade elétrica também aumenta, fazendo com que eles se comportem de forma similar a materiais condutores. Em temperaturas relativamente menores ocorre o contrário: os semicondutores se comportam como materiais isolantes. Isso ocorre porque a elevação da temperatura faz com que elétrons da camada de valência sejam liberados, o que possibilita, por exemplo, que passem a constituir uma corrente elétrica.

A Figura 28, a seguir, ilustra um sistema que se utiliza da energia solar fotovoltaica para produzir energia elétrica. Vale observar que o equipamento indicado na Figura pelo nome de inversor tem a função de transformar a corrente elétrica contínua gerada por meio dos painéis em corrente elétrica alternada, que é o tipo de corrente elétrica usado em instalações residenciais, comerciais e industriais.

Figura 28: O painel fotovoltaico capta luz do Sol e gera energia elétrica.

Fonte: www.real-watt.com.br/como-funciona.php

Além de se tratar de uma forma renovável de produzir energia elétrica, esse sistema provoca um impacto ambiental menor em relação a outras fontes de energia. Ademais, na operação de uma célula fotovoltaica não são emitidos poluentes como gases que intensificam o efeito estufa. Trata-se, dessa forma, de uma energia relativamente limpa. Relativamente pois são emitidos poluentes nos processos de extração do silício na natureza, de transformação deste em silício metalúrgico, de montagem das placas de conversão fotovoltaica e até mesmo quando do descarte desses materiais.

As células fotovoltaicas são utilizadas em aplicações que necessitam de pequena e média potência. Exemplos de aplicações de pequenas potências seriam: relógios, calculadoras, sinais rodoviários e frigoríficos médicos. E para maiores potências, podemos exemplificar com: iluminação pública e carros movidos a energia solar.

Na energia solar térmica, por sua vez, faz-se uso dos raios solares para aquecer fluidos através de processos termodinâmicos, aumentando suas energias térmicas. Para isso, são utilizados sistemas que possibilitam a concentração da radiação solar em um fluido como o ar, a água ou óleos térmicos. Esses fluidos terão suas temperaturas elevadas ao absorverem a radiação solar. Nesse sentido, dependendo da aplicação, pode-se fazer uso do próprio fluido aquecido: água quente para tomar um banho, por exemplo. Em casos como esse, a energia proveniente da luz solar não chega a ser transformada em energia elétrica. Por outro lado, também é possível usar o fluido aquecido pela luz solar para movimentar turbinas, seja diretamente, ou por meio da utilização da energia térmica desse fluido para produzir vapor d’água. Ao movimentar turbinas acopladas a geradores, o próprio fluido ou o vapor d’água gerado a partir dele produzirá energia elétrica.

No mundo, o uso de usinas solares vem aumentando nos últimos anos. A taxa anual de crescimento da energia solar fotovoltaica entre 2000 e 2015, por exemplo, foi de 41%.

A Ásia é o continente que mais vem fazendo uso da energia solar fotovoltaica, com destaque para a China, o Japão e a Índia, que possuem potência instalada de cerca de 210 GW, 65 GW e 43 GW, respectivamente. Estados Unidos, Alemanha e Itália também têm potências instaladas relativamente altas, cerca de 80 GW, 50 GW e 20 GW, respectivamente. A título de comparação, atualmente, o Brasil tem uma potência instalada de cerca de 5 GW. Na América do Sul, depois do Brasil, quem mais faz uso é o Chile, com potência instalada de cerca de 3 GW. De maneira geral, os países em que o uso da energia solar vem sendo ampliado possuem políticas de incentivo a fontes alternativas de energia que possam tornar suas matrizes elétricas mais limpas e renováveis.

Ainda que venha sendo ampliada nos últimos anos, a baixa utilização da energia solar no Brasil quando comparada a outros países chama a atenção. Até porque possuímos condições favoráveis ao uso dessa fonte de energia: altos níveis de insolação ao longo do ano em diversas localidades e amplas reservas de quartzo de qualidade, matéria-prima para a extração de silício e a construção de painéis solares.

Podemos listar as seguintes vantagens desse tipo de energia: utiliza uma fonte de energia universal e inesgotável; contribui para a redução do uso de combustíveis fosseis; pode ser produzida em qualquer lugar que esteja recebendo luz solar e em qualquer escala; polui relativamente menos em comparação a outros tipos de usinas, o que implica numa contribuição para a redução da emissão de gases do efeito estufa; necessita de pouca manutenção em comparação a outros tipos de usinas; sua instalação gera um impacto ambiental pequeno em comparação a outros tipos de usinas; seu “combustível” (os raios solares) é gratuito.

Mas como toda fonte de energia, também possui as suas desvantagens: em algumas zonas do planeta não há luz solar suficiente; regiões com chuva frequente não conseguem utilizar todo o potencial da energia solar, já que a incidência de raios solares é menor nessa situação; durante a noite não existe produção; as formas de armazenamento são pouco eficientes quando comparadas aos combustíveis fósseis e às hidroelétricas, pois essa energia é armazenada em baterias; as centrais de energia solar possuem um custo de construção elevado e ocupam grandes áreas.

ENERGIA EÓLICA

O vento pode ser definido como o movimento do ar em relação à superfície do planeta Terra. Esse movimento está associado ao movimento de rotação da Terra e à energia solar, uma vez que a energia proveniente de nossa estrela causa um aquecimento irregular da atmosfera. De fato, como a radiação solar sobre a superfície terrestre não se distribui igualmente, a atmosfera também se aquece de forma desigual, o que gera diferenças na pressão atmosférica e, consequentemente, os ventos.

Enquanto ar em movimento, podemos associar ao vento uma energia cinética. Ela poderá, então, ser convertida em energia elétrica. O dispositivo destinado a obter energia elétrica a partir dos ventos é chamado de aerogerador. Este pode ser classificado de acordo com a posição do eixo de rotação do vento, podendo ter um eixo de rotação vertical (lado esquerdo da Figura 29) ou horizontal (lado direito da Figura 29).

Figura 29: Aerogeradores com diferentes eixos de rotação.

Fonte: Springer, Berlim; 2006.

No mundo, o interesse na energia eólica foi ampliado a partir da crise do petróleo, ocorrida nos anos 1970. Diversos países criaram programas de pesquisa e desenvolvimento utilizando fundos do governo, como Dinamarca, Holanda, Estados Unidos, Suécia e Reino Unido. Atualmente, a China é o país que mais faz uso da energia eólica, com potência instalada de cerca de 250 GW. Estados Unidos, Alemanha e Índia também têm sido capazes de aproveitar de forma efetiva a energia dos ventos, com potências instaladas de cerca de 110 GW, 65 GW e 40 GW, respectivamente. No Brasil, atualmente, a potência instalada é de cerca de 16 GW. Pouco em comparação a outros países, mas um avanço enorme ao levarmos em conta que em 2006 esse valor não chegava a 0,25 GW. Os estados brasileiros que mais utilizam a energia eólica são Rio Grande do Norte, Bahia e Rio Grande do Sul.

Em síntese, o processo envolve os seguintes passos: o vento que atinge as pás do rotor faz com que elas se movimentem. Esse movimento é transferido para um sistema de engrenagens que multiplica a frequência do rotor. Por fim, essa energia mecânica é transformada em energia elétrica por meio de um gerador. A Figura 30, a seguir, esquematiza o funcionamento de um aerogerador.

Figura 30: Esquema de funcionamento de um aerogerador.

Fonte: Pavianatto, 2005

Assim, podemos citar como vantagens dessa fonte de energia: ser renovável; não emitir gases poluentes em sua operação; não gerar resíduos; diminuir a emissão de gases do efeito estufa; diminuir a dependência de combustíveis fósseis; ser relativamente barata. Vale ressaltar que essas vantagens se referem ao momento em que as pás já estão prontas e gerando energia. Isso porque se levarmos em conta todo o processo de fabricação e descarte das pás, veremos que, via de regra, não se trata de uma energia totalmente limpa e amigável ao ambiente.

Mas como toda fonte de energia, podemos citar as seguintes desvantagens: nem sempre o vento sopra quando a eletricidade é necessária; provoca modificação na paisagem; impacto sobre as aves com choque nas pás; impossibilita habitações próximas devido ao ruído constante de cerca de 43 dB; necessita de áreas muito grandes para a instalação; alto custo dos aerogeradores e, consequentemente, de uma usina eólica como um todo.

Energia geotérmica

Com a revolução industrial, no século XVIII, a vida humana sofreu diversas mudanças. Máquinas movidas a vapor d’água passaram a realizar o trabalho que antes era feito pelo uso das mãos, de ferramentas manuais ou de animais. Atualmente, além de continuar sendo usado em máquinas similares às que surgiram nessa época, o vapor é também utilizado para a produção de energia elétrica em diversos tipos de usinas. Uma delas é a geotérmica, que se utiliza do calor proveniente do interior do planeta Terra. Fluidos, como água e vapor d’água, movem-se de regiões internas do planeta para a superfície terrestre devido às altas pressões e temperaturas em que se encontram. Eles podem ser usados então para movimentar turbinas acopladas a geradores, produzindo energia elétrica. É daí que este tipo de central/usina recebe seu nome “geotérmica”: geo refere-se à Terra e térmica ao calor que provém de seu interior.

Pesquisas apontam que, no começo de sua formação, há cerca de 4,6 bilhões de anos, o planeta Terra era muito quente. Acredita-se que, no passado, ele já foi algo como uma grande bola de fogo, de maneira análoga ao Sol. A alta temperatura era mantida pelas reações químicas que ocorriam continuamente em seu interior. Com o passar do tempo, a Terra foi se resfriando, especialmente suas camadas mais externas. Formou-se, assim, em sua superfície, uma estreita camada de rochas.

Devido às mudanças na temperatura e à formação da superfície sólida, fluidos podem ser expelidos do interior da Terra através de fissuras, incluindo gases e vapor d’água. Essas fissuras são o que conhecemos até hoje como gêiseres. Usinas geotérmicas visam utilizar esses fluidos ou suas energias térmicas para produzir energia elétrica.

A Terra costuma ser dividida em camadas, como mostra a Figura 31, a seguir:

Figura 31: Denominação das camadas terrestres com suas respectivas profundidades e temperaturas.

A crosta é a camada superficial da Terra, onde nós seres humanos vivemos. Sua profundidade até o manto oscila de cerca de 5 km em algumas áreas oceânicas a até mais de 70 km em áreas continentais. Em sua maior parte, a crosta é composta de silício, alumínio e magnésio. Trata-se da camada terrestre mais fria, ainda que em alguns pontos sua temperatura chegue a até 1000 ºC.

Abaixo da crosta terrestre, temos o manto, que é a camada mais extensa da Terra, ocupando cerca de 80% do volume total. Sua profundidade chega a até 2900 km, sendo composto principalmente de silicatos de ferro e magnésio. Seu estado é pastoso e chamado de magma por conta das altas temperaturas, que chegam a até 2000 ºC.

O manto pode ser subdividido em duas partes: o manto inferior e o manto superior. Este possui um estado um pouco mais pastoso e está sempre se movimentando, sendo o responsável pelo movimento das placas tectônicas - movimento que as vezes pode ser sentido por nós na superfície terrestre. As placas tectônicas são grandes blocos que fazem parte da crosta terrestre e se localizam acima do manto. Elas podem se aproximar, afastar ou até colidirem umas com as outras. A origem de grandes montanhas, depressões, terremotos e maremotos pode ser explicada por meio delas.

Por fim, a camada mais interna da Terra e que está em seu centro é chamada de núcleo. Ele é dividido em duas partes, a mais externa está no estado líquido, com temperaturas em torno de 4000 ºC. Já a mais interna, devido à elevada pressão, está no estado sólido, com temperaturas de cerca de 5000 ºC. O núcleo é composto principalmente de um material conhecido como nife, uma liga de níquel e ferro. Pesquisas indicam que o núcleo sólido gira com velocidade maior que as outras camadas, o que ajudaria a explicar a origem do magnetismo terrestre. Este é o responsável, entre outras coisas, por possibilitar o funcionamento das bússolas e por nos proteger dos ventos solares e raios cósmicos – respectivamente, partículas emitidas pelo Sol e partículas provenientes de outros locais do Universo (de estrelas que explodiram, por exemplo).

A indústria geotérmica surgiu devido ao aumento da demanda por energia elétrica com o passar dos anos. Com isso, diversos problemas têm surgido, em especial, os que afetam nosso ecossistema. Consequentemente, os países têm procurado e investido em formas mais limpas e renováveis de produzir energia elétrica. Logo, a ideia de usar o calor proveniente do interior de nosso planeta para a produção de energia tornou-se um processo a ser estudado, pois as outras alternativas se mostram pouco limpas e/ou dependentes do clima, o que as torna inconstantes e de difícil administração.

O estudo desse tipo de produção de energia teve início a partir de pesquisas geológicas e de tentativas inicializadas em locais em que o magma terrestre fica a uma distância mais próxima da crosta, como é o caso da Nova Zelândia. A intenção era a de que quanto menos perfuração do solo fosse necessária, mais fácil seria obter sucesso.

Embora ainda não sejam muito utilizadas atualmente, as centrais geotérmicas têm um grande potencial graças aos grandes desenvolvimentos tecnológicos quanto à perfuração do solo, como é o caso da exploração de petróleo em águas profundas e do pré-sal – ramo no qual o Brasil teve grande contribuição. A nível mundial, a geração de energia elétrica por meio de centrais geotérmicas ainda é feita em poucos países, com destaque para Estados Unidos, Indonésia, Filipinas, Turquia, Nova Zelândia, México, Islândia e Quênia. A potência instalada em cada país não supera os 5 GW. Já no Brasil, não há centrais desse tipo instaladas. De fato, os recursos geotermais em nosso país costumam ser usados apenas em áreas recreativas, como spas e banhos termais.

Figura 32: Representação da produção de energia elétrica a partir de uma usina geotérmica.

Fonte: https://www.dw.com/pt-br/por-que-a-energia-geot%C3%A9rmica-ainda-n%C3%A3o-decolou/a-40568715

Existe mais de um tipo de usina geotérmica de acordo com o local a ser explorado e a finalidade desejada. Por outro lado, elas funcionam de maneiras similares. Conforme podemos ver a partir da Figura 32, faz-se o uso de reservatórios de água subterrânea em elevada temperatura, geralmente acima de 150 ºC – o que ocorre por conta do contato com rochas quentes no interior da Terra. Nesse sentido, o aproveitamento da energia geotérmica para fins indiretos, se dá através da perfuração do subsolo até o reservatório que contém o vapor d’água. Posteriormente, ocorre a instalação de tubos que conduzem o vapor até à central geotérmica. O vapor é então direcionado sob alta pressão e velocidade para as turbinas, movimentando suas pás e transformando a energia mecânica em energia elétrica através do gerador.

As principais vantagens da energia geotérmica são tratar-se de uma fonte de energia relativamente limpa e não depender de fenômenos climáticos. Ou seja, a energia elétrica produzida numa central geotérmica não implica na emissão de gases poluentes. Além disso, seu rendimento é previsível e constante. Os custos de operação e manutenção de centrais geotérmicas também não costumam estar entre os mais elevados quando comparados a outros tipos de usinas.

Já entre as principais desvantagens estão: o custo de construção, especialmente se na localidade a crosta terrestre possuir espessura considerável e/ou não existirem gêiseres; a possibilidade de liberação de sulfeto de hidrogênio (um gás tóxico); e a dificuldade em lidar com o descarte de determinados fluidos geotérmicos que podem vir à tona ao longo do processo.

Energia maremotriz

A exploração da corrente de rios e mares remete a tempos longínquos da história da humanidade. De acordo com registros históricos, já havia moinhos movidos com a corrente do mar na costa do Atlântico Norte desde o início da Idade Média e seu uso pode ser, inclusive, anterior a esse período.

Atualmente, entre outras coisas, essas correntes são utilizadas para a produção de energia elétrica. Quando se trata de correntes marítimas, as instalações responsáveis por transformar a energia cinética dessas correntes em energia elétrica são chamadas de usinas maremotrizes. Elas recebem esse nome devido ao fenômeno natural da maré e seu funcionamento é parecido com o das usinas hidroelétricas.

A maré pode ser entendida como a alteração periódica do nível das águas. A maior responsável pela origem desse movimento é a atração gravitacional exercida pela Lua junto às águas. De forma secundária, a atração gravitacional exercida pelo Sol também contribui para a ocorrência do fenômeno. A Figura 33, a seguir, ilustra o fenômeno:

Figura 33: Explicação da influência da Lua e do Sol nas marés.

Fonte: https://enter.travel/portodegalinhas/pt/como-ocorrem-as-mares/

Um dos sistemas utilizados para a produção de energia a partir das marés consiste na recepção e na liberação da água através de diques e barragens em momentos propensos. Com isso, é possível fazer com que turbinas se movimentem de maneira mais eficiente, o que possibilita transformar suas energias cinéticas em energia elétrica por meio do uso de geradores acoplados a elas.

Figura 34: Esquema de funcionamento de uma usina maremotriz.

Fonte: http://energiainteligenteufjf.com.br/como-funciona/como-funciona-energia-maritima/

Pode-se explicar a geração de energia da seguinte forma: primeiro, em uma situação de maré alta no mar (lado direito da Figura 34) e com o reservatório (lado esquerdo) cheio, as comportas são fechadas. Em seguida, assim que a maré do lado direito baixar, conforme indicado na Figura 34, as comportas são abertas, de tal modo que a água tende a ir do reservatório para o mar, movendo as turbinas e gerando eletricidade. Esse processo pode ser mantido até que o nível do mar se iguale ao nível do reservatório.

Na sequência, enquanto a maré se encontra baixa e o reservatório está esvaziado, fecham-se as comportas. Após a maré novamente subir, as comportas são abertas. Logo, a água passará do mar para o reservatório, fazendo com que as pás das turbinas girem, dessa vez em sentido contrário, o que implicará na produção de eletricidade.

As usinas maremotrizes dependem da força das marés. Nesse sentido, de maneira similar a outros tipos de energia limpas, como a energia solar e a energia eólica, sua produção é intermitente (ora maior, ora menor), o que se configura como um ponto negativo. Por outro lado, os estudos e as tecnologias atualmente desenvolvidos possibilitam prevermos as variações da maré, tornando possível realizar previsões sobre a quantidade de energia elétrica que poderá ser gerada. Países como Coréia do Sul, França e Reino Unido já fazem uso de usinas maremotrizes. Contudo, as potências instaladas não superam 0,5 GW em cada país.

Os pontos fortes quanto a este tipo de usina se referem ao fato de que se trata de uma energia renovável e limpa. Além disso, como temos no planeta uma grande extensão de costa e de oceanos, usinas desse tipo podem ser instaladas em diversas localidades, além de terem um pequeno impacto ambiental. Por outro lado, não se deve esquecer que a instalação possui um alto custo, visto que deve ser forte o suficiente para resistir a fatores meteorológicos como as tempestades.

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Exemplos resolvidos e questões para estudo - Efeito estufa e tópicos associados

1. (Udesc) Assinale a alternativa que define de forma correta o que é temperatura:
(a) É a energia que se transmite de um corpo a outro em virtude de uma diferença de temperatura.
(b) Uma grandeza associada ao grau de agitação das partículas que compõe um corpo, quanto mais agitadas as partículas de um corpo, menor será sua temperatura.
(c) Energia térmica em trânsito.
(d) É uma forma de calor.
(e) Uma grandeza associada ao grau de agitação das partículas que compõe um corpo, quanto mais agitadas as partículas de um corpo, maior será sua temperatura.

2. (Unesp) É correto afirmar que calor e temperatura são sinônimos?

3. (ENEM) Empresa vai fornecer 230 turbinas para o segundo complexo de energia à base de ventos, no sudeste da Bahia. O Complexo Eólico Alto Sertão, em 2014, terá capacidade para gerar 375 MW (megawatts), total suficiente para abastecer uma cidade de 3 milhões de habitantes.
MATOS, C. GE busca bons ventos e fecha contrato de R$ 820 mi na Bahia. Folha de S. Paulo, 2 dez. 2012.
A opção tecnológica retratada na notícia proporciona a seguinte consequência para o sistema energético brasileiro:
A) Redução da utilização elétrica.
B) Ampliação do uso bioenergético.
C) Expansão das fontes renováveis.
D) Contenção da demanda urbano-industrial.
E) Intensificação da dependência geotérmica.

4) (UNICAMP 2014) A tecnologia de telefonia celular 4G passou a ser utilizada no Brasil em 2013, como parte da iniciativa de melhoria geral dos serviços no Brasil, em preparação para a Copa do Mundo de 2014. Algumas operadoras inauguraram serviços com ondas eletromagnéticas na frequência de 40 MHz. Sendo a velocidade da luz no vácuo c = 3,0 x 108 m/s, o comprimento de onda dessas ondas eletromagnéticas é:

1,2m
7,5m
5m
12m

5) (ENEM 2014) Alguns sistemas de segurança incluem detectores de movimento. Nesses sensores, existe uma substância que se polariza na presença de radiação eletromagnética de certa região de frequência, gerando uma tensão que pode ser amplificada e empregada para efeito de controle. Quando uma pessoa se aproxima do sistema, a radiação emitida por seu corpo é detectada por esse tipo de sensor. WENDLING, M. Sensores. Disponível em: www2.feg.unesp.br. Acesso em: 7 maio 2014 (adaptado).
A radiação captada por esse detector encontra-se na região de frequência

Da luz visível.
Do ultravioleta.
Do infravermelho.
Das micro-ondas.
Das ondas longas de rádio.

6) (UEMG) É que minha neta, Alice, de 15 meses, está vivendo essa fase e eu fico imaginando se ela guardará na memória a emoção que sente ao perceber pela primeira vez que uma chave serve para abrir a porta, ... que o controle remoto liga a televisão (...)”
O controle remoto utiliza a tecnologia do infravermelho. Três candidatos ao vestibular da UEMG fizeram afirmações sobre essa tecnologia:
Candidato 1: a luz infravermelha é visível pelo olho humano, sendo um tipo de onda eletromagnética.
Candidato 2: no vácuo, a luz infravermelha tem uma velocidade menor que a da luz vermelha, embora sua frequência seja menor.
Candidato 3: o comprimento de onda da luz infravermelha é menor que o comprimento de onda da luz vermelha, embora a velocidade das duas seja a mesma.
Fizeram afirmações corretas:

Todos os candidatos.
Apenas os candidatos 1 e 2.
Apenas o candidato 3.
Nenhum dos candidatos.

7) (ITA 1974) Uma onda de comprimento de onda igual a 0,5m e frequência de 4 Hz, propaga-se numa superfície líquida. Estabelece-se um eixo x ao longo do sentido de propagação. No instante t=0 observa-se uma partícula na origem do sistema de coordenadas. Qual vai ser a coordenada x dessa partícula decorridos 10s?

0m
20m
0.125m
8m
Nenhum dos valores acima

8. (UNICAMP 2020) A catástrofe de Tchernóbil (1986) foi o mais grave desastre tecnológico do século XX. As explosões lançaram na atmosfera diversos elementos radioativos. Hoje, uma em cada cinco pessoas nas fronteiras da Bielorússia vive em território contaminado. Em consequência da ação constante de pequenas doses de radiação, a cada ano, cresce no país o número de doentes de câncer, de deficientes mentais, de pessoas com disfunções neuropsicológicas e com mutações genéticas.

(Adaptado de Svetlana Aleksiévitch, Vozes de Tchernóbil. São Paulo: Companhia das Letras, 1997, p.10.)

A partir do documento acima e de seus conhecimentos, assinale a alternativa correta.

A) A construção da Central Elétrica Atômica de Tchernóbil ocorreu em um momento de embate da URSS com o mundo ocidental capitalista. Tendo em vista que os elementos lançados ao ambiente têm tempos de meia vida curtos, novas tecnologias químicas conseguiram sanar os danos ambientais e humanos gerados pelo acidente.
B) O acidente de Tchernóbil é um marco do desmantelamento da URSS. O acidente gerou danos ambientais e humanos que não foram solucionados até hoje, uma vez que os elementos lançados ao ambiente têm tempos de meia-vida longos.
C) O acidente de Tchernóbil é um marco do fortalecimento da URSS. Ele gerou danos ambientais e humanos que não foram solucionados até hoje, uma vez que os elementos lançados ao ambiente têm tempos de meia-vida longos.
D) A construção da Central Elétrica Atômica de Tchernóbil ocorreu em um contexto de expansão das relações da URSS com a Coreia do Norte e a China. Tendo em vista que os elementos lançados ao ambiente têm tempos de meia-vida curtos, novas tecnologias químicas conseguiram sanar os danos ambientais e humanos gerados pelo acidente.

RESPOSTA: O acidente nuclear que ocorreu em Tchernóbil aconteceu em um momento crítico para a União Soviética porque, o sistema socialista praticado na URSS conhecido como “Socialismo Real” estava sendo desmontado pelas políticas da Glasnost e da Perestroika. Essas políticas foram medidas adotadas pela própria União Soviética e tinham como objetivo restabelecer o desenvolvimento econômico e realizar uma abertura política no país. Essas medidas foram as responsáveis pelo fim da URSS.
O acidente gerou danos que não foram solucionados até os dias de hoje porque, os elementos radioativos lançados para atmosfera têm tempos de meia- vida longos.

9. (ENEM 2015)
A bomba
reduz neutros e neutrinos, e abana-se com o leque da reação em cadeia

ANDRADE, C. D. Poesia completa e prosa. Rio de Janeiro: Aguilar, 1973 (fragmento).

Nesse fragmento de poema, o autor refere-se à bomba atômica de urânio. Essa reação é dita “em cadeia” porque na
A) fissão do urânio-235 ocorre a liberação de grande quantidade de calor, que dá continuidade à reação.
B) fissão de urânio-235 ocorre liberação de energia, que vai desintegrando o isótopo urânio-238, enriquecendo-o em mais urânio-235.
C) fissão do urânio-235 ocorre uma liberação de nêutrons, que bombardearão outros núcleos.
D) fusão do urânio-235 com urânio-238 ocorre formação de neutrino, que bombardeará outros núcleos radioativos.
E) fusão do urânio-235 com urânio-238 ocorre formação de outros elementos radioativos mais pesados, que desencadeiam novos processos de fusão.

Como vimos no texto de usinas nucleares, quando o núcleo de átomos instáveis (como o urânio e o plutônio, por exemplo) sofre o impacto de um nêutron e o absorve, ele é fissionado (dividido) em dois fragmentos, liberando outros nêutrons. Esses nêutrons liberados na fissão poderão ser absorvidos por outros átomos fissionáveis que, por sua vez, se dividirão liberando mais nêutrons e energia e, assim sucessivamente em um processo de reação em cadeia.

Esse processo de reação em cadeia é o mesmo que ocorre na bomba atômica de urânio. Portanto, na fissão do urânio-235 ocorre a liberação de nêutrons que bombardearão outros núcleos atômicos dando continuidade ao processo.

QUESTÕES PARA ESTUDO

1. (AFA-SP) Assinale a alternativa que define corretamente calor.
(a) Trata-se de um sinônimo de temperatura em um sistema.
(b) É uma forma de energia contida nos sistemas.
(c) É uma energia de trânsito, de um sistema a outro, devido à diferença de temperatura entre eles.
(d) É uma forma de energia superabundante nos corpos quentes.
(e) É uma forma de energia em trânsito, do corpo mais frio para o mais quente.

2. (FUVEST - SP): Têm-se dois corpos, com a mesma quantidade de água, um aluminizado A e outro negro N, que ficam expostos ao sol durante uma hora. Sendo inicialmente as temperaturas iguais, é mais provável que ocorra o seguinte:
(a) Ao fim de uma hora não se pode dizer qual temperatura é maior.
(b) As temperaturas são sempre iguais em qualquer instante.
(c) Após uma hora a temperatura de N é maior que a de A.
(d) De início a temperatura de A decresce (devido à reflexão) e a de N aumenta.
(e) As temperaturas de N e de A decrescem (devido à evaporação) e depois crescem.

3. (Unicamp) A energia solar, apesar de amplamente vantajosa no sentido ambiental e em seu nível de produtividade, não é amplamente utilizada no Brasil e na maior parte do mundo, em função de suas desvantagens, entre as quais, podemos assinalar:
a) o baixo índice de radiação solar em países tropicais, a exemplo do território brasileiro.
b) a baixa capacidade de aquecimento do Sol mesmo nos períodos de maior insolação.
c) a elevada instabilidade dos geradores solares no atual nível de tecnologia.
d) os painéis solares são caros e o seu rendimento é baixo.
e) as usinas de energia solar necessitam de grandes áreas, destruindo florestas e áreas agricultáveis.

4. (UFPR) Vem se tornando crescente, em todo o mundo, o aproveitamento energético da radiação solar, cujo destino principal é para duas formas de energia, que são:
a) a elétrica e a mecânica
b) a elétrica e a automotiva
c) a elétrica e a térmica
d) a mecânica e a eólica
e) a mecânica e a automotiva

5. (ENEM)
“As usinas de energia solar responderão por 2,5% das necessidades globais de eletricidade até 2025 e 16% em 2040, diz o relatório da associação europeia do setor e do Greenpeace. Hoje, elas representam 0,05% da matriz energética. A taxa de expansão anual do setor tem sido de 35%.”
Jornal O Estado de S. Paulo, 07/09/2006
Assinale a alternativa que melhor explique esse enunciado:
a) Essa tendência de expansão explica-se pelo fato de o Sol representar fonte inesgotável de energia, cuja transformação em eletricidade exige um processo simples e de baixo custo, se comparado com a hidreletricidade.
b) A transformação de energia solar (de radiação) em elétrica difundiu-se muito no Brasil para uso doméstico, especialmente após a crise do apagão, em 2001.
c) O desenvolvimento da geração de energia elétrica a partir da solar ainda é incipiente no Brasil, pois envolve um processo caro e complexo se comparado à hidreletricidade, relativamente barata e abundante.
d) A tropicalidade do Brasil permite vislumbrar, a médio prazo, um quadro de substituição da energia hidrelétrica por energia solar, sobretudo nas áreas metropolitanas costeiras.
e) A expansão do uso de energia solar apontado pelo enunciado favorece, especialmente, os países subdesenvolvidos que ocupam, em sua maioria, as faixas intertropicais do planeta.

6. (FGV) Sobre fontes de energia alternativas, correlacione as proposições aos respectivos termos e assinale a alternativa que contenha a ordem correta:
( ) A energia é obtida por meio da intensidade dos ventos.
( ) A obtenção de energia provém do calor gerado no interior do planeta.
( ) A energia é obtida por meio da queima de plantas, madeira, matérias vegetais e animais.
(1) Geotérmica
(2) Eólica
(3) Biomassa
Assinale a alternativa correta:
a) 1 – 2 – 3
b) 2 – 1 – 3
c) 2 – 3 – 1
d) 3 – 1 – 2

7. (ENEM 2014)
Quando adolescente, as nossas tardes, após as aulas, consistiam em tomar às mãos o violão e o dicionário de acordes de Almir Chediak e desafiar nosso amigo Hamilton a descobrir, apenas ouvindo o acorde, quais notas eram escolhidas. Sempre perdíamos a aposta, ele possui o ouvido absoluto. O ouvido absoluto é uma característica perceptual de poucos indivíduos capazes de identificar notas isoladas sem outras referências, isto é, sem precisar relacioná-las com outras notas de uma melodia.
No contexto apresentado, a propriedade física das ondas que permite essa distinção entre as notas é:

Frequência.
Intensidade.
Forma da onda.
Amplitude da onda.
Velocidade de propagação.

8) (ENEM 2013)
Em viagens de avião, é solicitado aos passageiros o desligamento de todos os aparelhos cujo funcionamento envolva a emissão ou a recepção de ondas eletromagnéticas. O procedimento é utilizado para eliminar fontes de radiação que possam interferir nas comunicações via rádio dos pilotos com a torre de controle.
A propriedade das ondas emitidas que justifica o procedimento adotado é o fato de:

Terem fases opostas.
Serem ambas audíveis.
Terem intensidades inversas.
Serem de mesma amplitude.
Terem frequências próximas.

9) (ENEM 2010)

Um garoto que passeia de carro com seu pai pela cidade, ao ouvir o rádio, percebe que a sua estação de rádio preferida, a 94,9 FM, que opera na banda de frequência de mega-hertz, tem seu sinal de transmissão superposto pela transmissão de uma rádio pirata de mesma frequência que interfere no sinal da emissora do centro em algumas regiões da cidade. Considerando a situação apresentada, a rádio pirata interfere no sinal da rádio do centro devido à:

Atenuação promovida pelo ar nas radiações emitidas.
Maior amplitude da radiação emitida pela estação do centro.
Diferença de intensidade entre as fontes emissoras de ondas.
Menor potência de transmissão das ondas da emissora pirata.
Semelhança dos comprimentos de onda das radiações emitidas.

BIBLIOGRAFIA

AGÊNCIA NACIONAL DE ENERGIA ELÉTRICA. Relatório ANEEL 10 anos. Brasília: ANEEL, 2010.

ANEEL. ATLAS DE ENERGIA ELÉTRICA DO BRASIL. Ed. Brasília: Aneel, 2008.

ANEEL. RELATÓRIO ANEEL 10 ANOS/AGÊNCIA NACIONAL DE ENERGIA ELÉTRICA – Agência Nacional de Energia Elétrica - Brasília: ANEEL, 2008.

BARRETO FILHO, B.; XAVIER, C. Física aula por aula: eletromagnetismo, ondulatória e física moderna: 3º ano. São Paulo: FTD, 2013.

BERMANN, C. Impasses e controvérsias da hidreletricidade. Revista Estudos Avançados, v. 21, n. 59, 2007.

BONJORNO, J. R. et al. Física: eletromagnetismo, física moderna - 3º ano. 2. ed. São Paulo: FTD, 2013.

BONJORNO, J. R. et al. Física: Termologia. Óptica. Ondulatória. - 3º ano. 2. ed. São Paulo: FTD, 2016.

CAMARGO, Fernando; SILVEIRA, Tales; SHIKSUKA, Ricardo; SILVA, Priscilla. Estudo da Viabilidade da Aplicação da Energia Geotérmica como Fonte Complementar da Matriz Energética do Estado do Mato Grosso. Reseach, Society and Development, v8, n. 1, jan.. 2019. Disponível em: https://dialnet.unirioja.es/servlet/articulo?codigo=7164847 Acesso em: 14 nov 2020.

CAMPOS, Adriana Fiorotti, et al. Um panorama sobre a energia geotérmica no Brasil e no Mundo: Aspectos ambientais e econômicos. Espacios, Espírito Santo, v. 38, n. 1, p. 8, out. 2016. Disponível em: https://www.revistaespacios.com/a17v38n01/a17v38n01p08.pdf. Acesso em: 13 out 2020.

EISBERG, R., RESNICK, R. Física Quântica: Átomos, Moléculas, Sólidos, Partículas. 9. ed. Rio de Janeiro: Editora Campus, 1994.

ENEM & VESTIBULAR, Argumentos prós e contra as causas antropogênicas do Aquecimento Global. E Guia do Estudante - Curso preparatório, editora Abril coleções, 2010.

FARIA, I. D. O descompasso e o piroscópio: uma análise dos conflitos socioambientais do projeto da Usina Hidrelétrica Belo Monte. 2004. 420 f. Tese (Doutorado) – Centro de Desenvolvimento Sustentável, Universidade de Brasília, Brasília, 2004.

GONÇALVES FILHO, A.; TOSCANO, C. Física: Interação e Tecnologia. São Paulo: Leya, v. 3. 2013.

HINRICHS, R.A.; KLEINBACH, M.; REIS, L.B. Energia e meio ambiente. Tradução da 4ª edição norte americana. Cengage Learning, 2010.

LEITE NETO, Pedro Bezerra, et al. Exploração de energia maremotriz para geração de eletricidade: aspectos básicos e principais tendências. Ingeniare, v.19, n. 2, 2011, p 219-232, ago. 2011. Disponível em: https://scielo.conicyt.cl/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0718-33052011000200007. Acesso em: 13 out 2020.

MAIA, V. S. B. Urânio depletado: vantagens de desvantagens de uma aplicação tecnológica. Trabalho de conclusão de curso. Rio de Janeiro, 2017.

NUSSENZVEIG, H. M. Curso de Física Básica. Ed. Edgard Blücher ltda.1998.

OLIVEIRA, M. A.; Prospecção, pesquisa e produção de urânio no Brasil: planejamento, busca e resultados. Rio de Janeiro: ESG, 2011.

RABELLO, A.L. Efeito estufa: uma ameaça no ar. Ciência Hoje, v. 5, n. 29, p. 50, 1987.

RELATÓRIO ANUAL ITAIPU BINACIONAL 2019. Disponível em <https://www.itaipu.gov.br/sites/default/files/af_df/RELATORIO_ANUAL_ITAIPU_2019.pdf> Acesso em 25 de novembro de 2020.

SANT’ANNA, B. Conexões com a Física. São Paulo: Moderna, 2013.

SARAIVA, M. F. O.; SARAIVA, K. S. O.; MÜLLER, A. M. Aula 16: teoria da radiação. Disponível em: <http://www.if.ufrgs.br/~fatima/fis2010/Aula16-132.pdf>. Acesso em:28/10/2020.

SER PROTAGONISTA. Física. Ensino Médio – 3º ano. 2ª ed. São Paulo, 2013.

SILVA, A. C.; ALMEIDA, M. J. P. M. Física Quântica no Ensino Médio: O que Dizem as pesquisas. Caderno Brasileiro de Ensino de Física. v. 28, n. 3, p. 624-652, 2011.

SILVA, Roberta Araújo. Variabilidade da radiação solar no nordeste do Brasil com base em dados observados e do NCEP/NCAR. Dissertação de Mestrado (Mestrado em Meteorologia de Meso e Grande Escala) - Universidade Federal de Campina Grande, Paraíba, 2008. Disponível em: http://www.dca.ufcg.edu.br/posgrad_met/dissertacoes/RobertaAraujoeSilva_2008.pdf. Acesso em: 27 out 2020.

SOUZA, Z.; SANTOS, A.H.M.; BORTONI, E.C. Centrais Hidrelétricas: Estudos para Implantação. Centrais Elétricas Brasileiras S. A. – ELETROBRÁS, 1999.

TERRAZAN, E. A. (1992) A inserção da física moderna e contemporânea no ensino de física na escola de Ensino médio, Caderno Catarinense de Ensino de Física, 9(3): 209-214, Santa Catarina - RS.

TOLENTINO, M.; ROCHA-FILHO, R. C. A química: no efeito estufa. Química na Escola Nova. N° 8, Novembro 1998.

TOLENTINO, M.; ROCHA-FILHO, R. C.; SILVA, R. R. O azul do planeta. São Paulo: Moderna, 1995.

TOLMASQUIM, M. T. Novo Modelo do Setor Elétrico Brasileiro. 2º Edição Revista e Ampliada. Rio de Janeiro: Synergia, 2015.

TORRES, C. M. A.; FERRARO, N. G.; SOARES, P. A. T. Física: ciência e tecnologia – Eletromagnetismo, Física Moderna. 2ª ed. São Paulo: Moderna, 2010.

XAVIER, M. E. R.; KERR, A. A. F. S. O efeito estufa e as mudanças climáticas globais. Disponível em: <http://www.fap.if.usp.br/~akerr/efeito_estufa.pdf>. Acesso em: 28/10/2020.

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