TERMODINÂMICA

Encontro 5: Como a energia produzida pelo Sol chega até a Terra?

COMO A ENERGIA PRODUZIDA PELO SOL CHEGA ATÉ A TERRA?

• Vídeo ABC da astronomia

COMO A ENERGIA PRODUZIDA PELO SOL CHEGA ATÉ A TERRA?

• Como a fusão termonuclear produz energia no interior do Sol?

• Qual o mecanismo que possibilita o transporte desta energia até a Terra?

CALOR

• O que você entende por calor?

O QUE É ENERGIA?

• Uma quantidade numérica calculada em material;

• Não pode ser criada;

• Pode transformar-se, modificando a situação ou estado de objetos.

O QUE É ENERGIA?

• É classificada em:

• Cinética – movimento de objetos

O QUE É ENERGIA?

• Potencial – armazenada quando deformamos objetos (elástica) ou deslocando objetos e campos (gravitacional)

O QUE É ENERGIA?

• Para compreender qual a relação entre energia e a temperatura de um objeto, vamos usar como exemplo um velho conhecido nosso!!!!

O QUE É CALOR?

• Retomaremos o exemplo da festa para compreendermos o que é calor.

http://mairaw.wordpress.com/2007/12/11/dia-de-festas/

O QUE É CALOR?

• Numa festa, as pessoas ficam animadas por diferentes causas. O dinheiro é uma delas.

• Quanto mais dinheiro uma pessoa possui, mais alegre ela estará, logo, ficará mais agitada.

O QUE É CALOR?

• Logo, para modificar o estado de uma festa, deixando as pessoas mais agitadas, fornecemos dinheiro às pessoas que estão nelas.

O QUE É CALOR?

• Ou então, para deixar as pessoas menos agitadas, retiramos dinheiro delas.

O QUE É CALOR?

• Podemos fazer uma comparação com os átomos/moléculas de materiais/substâncias.

• Conforme fornecemos ou retiramos energia, modificamos suas agitações e consequentemente a temperatura de materiais/substâncias.

O QUE É CALOR?

Calor é a transferência de energia,

mas em que condições ela ocorre?

O QUE É CALOR?

Etapa 1 • A turma deve se dividir em 2 grupos.

• Cada grupo representa um objeto

• Cada aluno representa um constituinte.

http://pixabay.com/static/uploads/photo/2013/07/12/17/59/association-152746_640.png

O QUE É CALOR?

• Cada aluno receberá diferentes valores de dinheiro fictício J$ (JOULE)

O QUE É CALOR?

Qual a forma de energia que os grupos possuem?

ENERGIA TÉRMICA

Etapa 2 • Os grupos irão somar o total de dinheiro

(energia cinética) que possuem.

• A este valor denominamos Energia Térmica.

TEMPERATURA

Etapa 3 • Cada grupo calculará o valor médio de energia

que possui.

• Valor médio = Valor total de dinheiro (Energia térmica) .

nº de integrantes do grupo

TEMPERATURA

Qual dos grupos possui maior temperatura (valor médio de energia)?

TEMPERATURA

Etapa 4 • Os componentes trocarão dinheiro (energia)

entre si nos grupos.

• Isto modifica a temperatura e a energia dos grupos?

EQUILÍBRIO TÉRMICO

Etapa 5 • Os grupos formação um único grupo trocando

dinheiro (energia) entre si.

• Calcularão o valor médio de dinheiro (energia) do novo grupo.

EQUILÍBRIO TÉRMICO

• O que significa um único valor médio para todos os grupos?

• O que este valor significa quando comparado aos dos grupos isolados?

CALOR

Etapa 6

• Os grupos irão se separa e calcular novamente

o valor total de dinheiro (energia térmica).

CALOR

• Comparando com os valores de antes, o que aconteceu com a energia térmica de cada

grupo?

CALOR

• Comparando valores verificamos que um grupo perdeu exatamente a energia que o outro grupo ganhou.

O que possibilitou a transferência de um grupo para outro?

CALOR

É a transferência de energia entre dois sistemas com diferentes temperaturas

CALOR

• Representamos calor com a letra Q

• Um objeto quando aumenta a temperatura é porque ganhou energia térmica (Q é positivo)

• Um objeto quando diminui a temperatura é porque perdeu energia térmica (Q é negativo)

CALOR

• Quando sistemas isolados interagem entre si, eles trocam energia.

• A quantidade de energia térmica que um objeto cedeu (-Q) é igual a quantidade de energia térmica que o outro ganhou (+Q)

• Mas a energia total fica conservada.

CONDUÇÃO

A B

EQUILÍBRIO TÉRMICO TA=TB=55°C

Perdeu energia - Q

Ganhou energia + Q

TA = 70°C TB = 30°C ENERGIA

PROCESSOS DE TROCA DE ENERGIA TÉRMICA (CALOR)

• EXPERIMENTO 1 - Condução

http://portaldoprofessor.mec.gov.br/storage/discovirtual/galerias/imagem/0000003002/md.0000033941.png

CONDUÇÃO

• Ocorre quando há transferência de energia pela agitação dos átomos;

• Ela ocorre pelo contato direto;

• Nela não há transporte de matéria;

CONDUÇÃO

• Condutores térmicos - permitem a troca de energia (Calor) mais facilmente.

CONDUÇÃO

• Isolante térmicos – não permitem a troca de energia (Calor) mais facilmente.

• Exemplo - Isopor, lã, vidro.

CONVECÇÃO

A B

TA = 70°C TB = 30°C ENERGIA

Perdeu energia - Q

Ganhou energia + Q

PROCESSOS DE TROCA DE ENERGIA TÉRMICA (CALOR)

Vídeo sobre convecção

CONVECÇÃO

• Ocorre quando há modificação da densidade através da transmissão de calor;

• Ela ocorre somente entre líquidos e gases;

• Há transporte de matéria;

CONVECÇÃO

• Onde ocorre fenômenos de convecção

RADIAÇÃO

A B

TA = 70°C TB = 30°C ENERGIA

Perdeu energia - Q

Ganhou energia + Q

RADIAÇÃO

• Ocorre pela transmissão de calor através de ondas eletromagnéticas;

• Não necessitam de um meio material.

RADIAÇÃO

GARRAFA TÉRMICA

• A garrafa térmica busca evita as três forma transfererência de energia (calor)

COMO A ENERGIA PRODUZIDA PELO SOL CHEGA ATÉ A TERRA?

COMO A ENERGIA PRODUZIDA PELO SOL CHEGA ATÉ A TERRA?

• A geração de energia das estrelas ocorre no seu núcleo através da fusão nuclear.

• A fusão termonuclear é fusão de dois núcleos atômicos, formando outro elemento.

COMO A ENERGIA PRODUZIDA PELO SOL CHEGA ATÉ A TERRA?

• Particularmente no interior das estrelas ocorre a fusão do hidrogênio em hélio.

• Para que possamos realizar esta fusão são utilizados 6 átomos conforme figura abaixo.

COMO A ENERGIA PRODUZIDA PELO SOL CHEGA ATÉ A TERRA?

• Simulação Fusão nuclear

COMO A ENERGIA PRODUZIDA PELO SOL CHEGA ATÉ A TERRA?

• Nos passos 1 e 2, verificamos que cada vez que ocorre a fusão de dois núcleos, é liberado um radiação gama, responsável

por aquecer o interior do Sol.

https://www.youtube.com/watch?v=ZEiJLhtkfGM

Núcleo

COMO A ENERGIA PRODUZIDA PELO SOL CHEGA ATÉ A TERRA?

• Na zona radiativa a radiação gama realiza sucessivas interações com os outros núcleos atômicos, transferindo parte de sua energia para eles.

https://www.youtube.com/watch?v=ZEiJLhtkfGM

COMO A ENERGIA PRODUZIDA PELO SOL CHEGA ATÉ A TERRA?

• No Sol, o tempo para que esta radiação saia do núcleo e atinja sua superfície é de 170 mil anos.

https://www.youtube.com/watch?v=ZEiJLhtkfGM

COMO A ENERGIA PRODUZIDA PELO SOL CHEGA ATÉ A TERRA?

• Ao redor da zona radiativa temos a zona convectiva.

https://www.youtube.com/watch?v=ZEiJLhtkfGM

COMO A ENERGIA PRODUZIDA PELO SOL CHEGA ATÉ A TERRA?

• Os gases desta região são aquecidos, ficando mais leve (diminuem a densidade).

https://www.youtube.com/watch?v=ZEiJLhtkfGM

COMO A ENERGIA PRODUZIDA PELO SOL CHEGA ATÉ A TERRA?

• Na fotosfera, os gases emitiram radiação e diminuíram sua temperatura ao emitirem radiação eletromagnética ficam pesados (aumentam a densidade).

https://www.youtube.com/watch?v=ZEiJLhtkfGM

COMO A ENERGIA PRODUZIDA PELO SOL CHEGA ATÉ A TERRA?

• Esta diferença de densidade resulta numa zona convectiva, ou seja, os gases trocam energia com o núcleo através do processo de convecção.

http://www.planetacurioso.com/2014/02/07/10-curiosidades-del-sol/

COMO A ENERGIA PRODUZIDA PELO SOL CHEGA ATÉ A TERRA?

• A radiação eletromagnética é emitida para o espaço, sendo que parte dela atinge a nossa superfície.

http://blog-superinteressante.blogspot.com.br/2011/01/qual-distancia-entre-o-sol-e-terra.html