Energia térmica

A energia térmica é a energia da temperatura. Ela é muito usada no mundo contemporâneo desde a gastronomia até a produção de eletricidade.

Energia térmica é um termo mais amplo, que designa diversas interações entre grandezas termodinâmicas. É possível tratá-la como sinônimo para a energia interna de um corpo. Essa pode ser convertida em trabalho e em outras formas de energia. A seguir, aprofunde-se nesse conteúdo!

O que é a energia térmica

Por definição, a energia térmica está diretamente associada à temperatura de um sistema. Ela pode descrever diversas interações de grandezas termodinâmicas. Além disso, essa energia é usada pelos seres humanos há milhares de anos. Afinal, ela é capaz de cozinhar alimentos, aquecer casas e, desde a Revolução Industrial, é utilizada em máquinas a vapor.

A energia térmica pode e não pode ser considerada renovável. Isso porque depende da matéria-prima. Por exemplo, se a fonte for um combustível fóssil, ela não será renovável. Contudo, se a fonte for a radiação solar, a energia será renovável.

Como funciona a energia térmica

O funcionamento dessa energia pode ser compreendido de diversas formas. A explicação mais recorrente é a partir do princípio da equipartição da energia. Essa relação pode ser muito complexa para o nível do Ensino Médio. Contudo, é possível compreendê-la por meio de uma equação com o gás monoatômico:

Em que:

  • KB: constante de Boltzmann (1,38 x 10-23 J/K)
  • T: temperatura do sistema (K)
  • E: energia térmica (J)

Lembre-se que a energia da temperatura pode ser tratada como a energia cinética média das partículas no interior do sistema. Dessa forma, a equação anterior corresponde à energia cinética média das partículas de um sistema isolado.

5 utilizações da energia térmica

O ser humano usa a energia térmica há vários anos. No mundo contemporâneo, ela é responsável por boa parte do conforto em dias frios. Por isso, veja cinco usos desse tipo de energia:

  • Culinária: a culinária contemporânea depende diretamente desse tipo de energia para aquecer e preparar os alimentos.
  • Carros: os motores de combustão interna convertem a energia química em energia mecânica e, parte dela, é dissipada em forma de energia térmica.
  • Caldeiras: esses dispositivos usados na indústria são aquecidos para inúmeros fins.
  • Usinas termoelétricas: a combustão do carvão, bem como de outros materiais combustíveis, pode ser convertida em energia elétrica.
  • Usina termonuclear: A energia térmica liberada a partir da fusão nuclear aquece uma caldeira e é convertida em energia elétrica.

Existem vários outros usos para esse tipo de energia. Você consegue ver alguns ao seu redor? Esse exercício de observação ajuda a pensar o mundo de maneira crítica e a colocar em prática o que foi aprendido nas aulas de Física.

Vantagens e desvantagens da energia térmica

Assim como todo tipo de energia, a térmica também possui vantagens e desvantagens. Por isso, os prós e contras devem ser considerados na hora de utilizar alguma forma de geração energética. Confira as vantagens e desvantagens deste tipo de energia:

Vantagens

  • Fácil acesso
  • Conforto térmico
  • Bom rendimento
  • Baixo custo de produção
  • Ampla aplicação

Desvantagens

  • Produção de gases poluentes
  • Dependência de combustíveis fósseis
  • Risco de acidentes
  • Em certos casos, não é renovável
  • Possíveis danos à fauna

Para a aplicação dessa energia, é preciso considerar os pontos positivos e negativos. Dessa forma, apenas um estudo detalhado poderá afirmar a viabilidade ou não do uso dessa energia em uma determinada região.

Vídeos sobre energia térmica

As formas de energia estão presentes no nosso cotidiano. Afinal, o corpo humano sempre está convertendo alguma energia. A seguir, confira os vídeos selecionados e revise o conteúdo.

Energia térmica e calor

A professora Vilma Ribeiro explica a relação entre a energia térmica e o calor. Para isso, ela aborda o que são fontes de calor e seus efeitos. Depois disso, Ribeiro conta como acontece a variação de temperatura e explica o fenômeno a partir das escalas termométricas. Esse vídeo é muito ilustrativo e bem introdutório ao tema.

Diferença entre calor, temperatura e energia térmica

Para um estudo mais avançado da Física, é preciso conhecer bem a sua parte conceitual. Por isso, o professor Douglas Gomes dá uma aula sobre alguns conceitos fundamentais da termologia. Nesse vídeo, o docente explica as diferenças entre calor, energia térmica e temperatura. Confira!

O que é calor

O canal O Incrível Pontinho Azul é uma ótima saída para quem quer tirar dúvidas rápidas. Nesse vídeo, é possível entender o que é calor. Além disso, há uma explicação sobre como a grandeza física se relaciona com algumas formas de energia, contemplando a térmica. Veja para compreender bem os conceitos!

O estudo das várias formas de energia é importante para compreender o mundo. Afinal, a grandeza física está presente no cotidiano do ser humano contemporâneo. Por exemplo, no Brasil, boa parte da energia é gerada em usinas hidrelétricas. Dessa forma, conheça mais sobre a produção de energia hidráulica.

Referências

Física II: termodinâmica e ondas (2016) – Hugh D. Young et al. [sem link]
Física: Volume 2 (2008) – David Halliday et al.[sem link]
Curso de Física Básica: Volume 2 (2014) – Herch Moysés Nussenzveig. [sem link]

Hugo Shigueo Tanaka
Por Hugo Shigueo Tanaka

Divulgador Científico e co-fundador do canal do YouTube Ciência em Si. Historiador da Ciência. Professor de Física e Matemática. Licenciado em Física pela Universidade Estadual de Maringá (UEM). Mestre em Ensino de Ciências e Matemática (PCM-UEM). Doutorando em Ensino de Ciências e Matemática (PCM-UEM).

Como referenciar este conteúdo

Tanaka, Hugo Shigueo. Energia térmica. Todo Estudo. Disponível em: https://www.todoestudo.com.br/fisica/energia-termica. Acesso em: 12 de May de 2022.

Exercícios resolvidos

1. [UECE]

Em hotéis, é muito comum o aquecimento de água ser a gás ou outro combustível, sendo que para o chuveiro seguem dois canos: um com água natural e outro com água aquecida. Antes da saída do chuveiro, há um misturador, que homogeniza a mistura. Considere que após o misturador, por falhas na qualidade do isolamento térmico dos canos, há passagem de calor para o ambiente antes de a água sair do chuveiro. Considerando esse sistema, é correto afirmar que

a) há transferência de calor da água quente para a fria no misturador e, no trecho entre o misturador e a saída do chuveiro há somente ganho de energia térmica da mistura;
b) há transferência de calor da água quente para a fria no misturador e, no trecho entre o misturador e a saída do chuveiro há perda de energia térmica da mistura;
c) não há transferência de calor da água quente para a fria no misturador e, no trecho entre o misturador e a saída do chuveiro há perda de energia térmica da mistura;
d) não há transferência de calor da água quente para a fria no misturador e, no trecho entre o misturador e a saída do chuveiro há somente ganho de energia térmica da mistura.

Alternativa correta B.

Justificativa: no misturador, há a transferência de calor da água quente para a fria devido às trocas por convecção. Dado que existem falhas no isolamento térmico dos canos, há perda de energia térmica da mistura para o meio externo.

2.

Analise as afirmações abaixo e assinale o que for correto:

I – A escala Celsius atribui 0° para o ponto de fusão do gelo e 100º para o ponto de ebulição da água;

II – O limite inferior para a escala Kelvin corresponde a -273°C;

III – 1°C equivale a 1°F.

Estão corretas:

a) I e II apenas.

b) I e III apenas.

c) I, II e III.

d) II e III apenas.

e) I apenas.

Alternativa correta: A

Justificativa: a afirmativa III é incorreta porque uma variação de 1º Celsius equivale a uma variação de 1,8°F.

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