Energia Térmica

A energia térmica é definida como a soma da energia cinética e potencial associada aos elementos microscópios que constituem a matéria. Ela está associada ao movimento das partículas que compõem a matéria.

Os átomos e moléculas que formam os corpos apresentam movimentos aleatórios de translação, rotação e vibração. Este movimento é chamado de agitação térmica. Quanto maior a agitação das partículas, maior a temperatura e, consequentemente, maior a energia térmica.

A energia térmica pode ser transferida entre corpos, essa transferência é chamada de calor. A transferência de energia térmica normalmente acarreta um aumento na agitação das moléculas e átomos de um corpo. Isso produz um aumento da energia térmica e consequentemente, um aumento na sua temperatura.

Relação entre Calor e Temperatura

Apesar dos conceitos de temperatura, calor e energia térmica se confundirem no cotidiano, fisicamente eles não representam o mesmo.

O calor é energia térmica em trânsito, desta forma, não faz sentido dizer que um corpo tem calor. Na verdade, o corpo tem energia interna ou térmica.

A temperatura quantifica as noções de quente e frio. Além disso, é a propriedade que rege a transferência de calor entre dois corpos.

A transferência de energia, na forma de calor, acontece unicamente pela diferença de temperatura entre dois corpos. Ela ocorre de forma espontânea do corpo de maior temperatura para o de menor temperatura.

Vantagens e desvantagens da utilização da energia térmica

As principais vantagens da energia térmica estão relacionadas à sua disponibilidade, flexibilidade e à tecnologia já desenvolvida. Enquanto as desvantagens estão associadas aos impactos ambientais, à dependência de recursos não renováveis e aos custos envolvidos.

É importante ressaltar que as fontes renováveis de energia térmica, como a biomassa e a energia geotérmica, apresentam um menor impacto ambiental em comparação com os combustíveis fósseis.

Vantagens	Desvantagens
Flexibilidade: As usinas térmicas podem ser construídas em diversos locais, independentemente de condições geográficas específicas	Impacto ambiental: A queima de combustíveis fósseis libera gases do efeito estufa, contribuindo para o aquecimento global e a poluição do ar.
Disponibilidade: Os combustíveis fósseis, como carvão, petróleo e gás natural, são abundantes em diversas regiões do planeta.	Dependência de recursos não renováveis: A maioria dos combustíveis fósseis são recursos finitos.
Alta densidade energética: Os combustíveis fósseis possuem alta densidade energética, permitindo a geração de abundantes de energia em um pequeno volume	Custo elevado: A exploração, transporte e processamento dos combustíveis fósseis podem gerar custos elevados.
Tecnologia madura: A tecnologia para geração de energia térmica é bem desenvolvida e consolidada no mercado.	Produção de resíduos: A queima de combustíveis fósseis gera resíduos sólidos que precisam ser adequadamente tratados e armazenados, evitando a contaminação do solo e da água.
Diversidade de fontes: Além dos combustíveis fósseis, a energia térmica pode ser obtida de fontes renováveis, como a biomassa e a energia geotérmica.	Acidentes: A exploração e o transporte de combustíveis fósseis podem causar acidentes, com graves consequências para o meio ambiente e para as populações.

Energia térmica e produção de eletricidade

As usinas termoelétricas, de uma forma geral, apresentam a vantagem de poderem ser instaladas próximo aos centros de consumo, reduzindo os custos com a instalação de redes de distribuição. Além disso, não dependem de fatores naturais para operar, como as usinas hidrelétricas e eólicas.

Contudo, também são a segunda maior produtora dos gases de efeito estufa. Seus principais impactos são a emissão de gases poluentes que diminuem a qualidade do ar e o aquecimento das águas dos rios.

As usinas desse tipo apresentam diferenças em função do tipo de combustível utilizado. Na tabela abaixo, mostramos as vantagens e desvantagens dos principais combustíveis usados atualmente.

Tipo de usina	Vantagens	Desvantagens
Termoelétrica a Carvão	• Alta produtividade • Baixo custo do combustível e da construção	• É a que mais emite gases do efeito estufa • Os gases emitidos causam chuva ácida • A poluição ocasiona problemas respiratórios
Termoelétrica a gás natural	• Menor poluição local, em comparação com a de carvão • Baixo custo da construção	• Emissão alta de gases do efeito estufa • Variação muito grande do custo do combustível (associado ao preço do petróleo)
Termoelétrica a biomassa	• Baixo custo do combustível e da construção • Baixa emissão de gases do efeito estufa	• Possibilidade de desmatamento para o cultivo das plantas que darão origem a biomassa. • Disputa do espaço do solo com a produção de alimentos
Termonuclear	• Praticamente não existe emissão de gases do efeito estufa • Alta produtividade	• Alto custo • Produção de lixo radioativo • As consequências de acidentes são gravíssimas

Desde os primórdios utilizamos a energia térmica proveniente do Sol. Além disso, o homem sempre criou dispositivos capazes de converter e multiplicar esses recursos em energia útil, principalmente na produção de energia elétrica e transporte.

A transformação de energia térmica em energia elétrica para ser usada em larga escala, é feita nas usinas termoelétricas e termonucleares.

Nessas usinas, utiliza-se algum combustível para aquecer a água de uma caldeira. O vapor produzido movimenta as turbinas ligadas ao gerador de energia elétrica.

Nas usinas termonucleares, o aquecimento da água é feito através da energia térmica liberada a partir da reação de fissão nuclear de elementos radioativos.

Já as usinas termoelétricas, utilizam a queima de matérias-primas renováveis e não renováveis para o mesmo fim.

Aprenda mais sobre as usinas:

• Hidrelétricas
• Eólicas
• Termoelétricas
• Termonucleares

Modos de Transferência de Energia Térmica

Existem três formas de ocorrer a propagação do calor: condução, convecção e irradiação.

Condução: a energia térmica é transmitida por meio da agitação molecular.

Convecção: a energia se propaga pela movimentação do fluido aquecido, pois a densidade varia com a temperatura.

Radiação: a transmissão ocorre por ondas eletromagnéticas.

Para saber mais, leia também:

• Calor e Temperatura
• Condução
• Convecção
• Irradiação térmica
• Propagação do calor
• Energia elétrica

Capacidade térmica e calor específico

A capacidade térmica (C) de um corpo é a quantidade de calor necessária para aumentar a temperatura de todo o corpo em 1°C ou 1 K.

Onde:

• C: Capacidade térmica.
• Q: Quantidade de calor transferido.
• ΔT: Variação de temperatura.

O calor específico (c) de uma substância é a quantidade de calor necessária para elevar a temperatura de 1 g da substância em 1°C ou 1 K.

Onde:

• c: Calor específico
• m: Massa da substância
• ΔT: Variação de temperatura
• Q: Quantidade de calor transferido.

Veja mais sobre:

• Fontes de Energia
• Energia elétrica

Estude com:

• Exercícios sobre temperatura e calor
• Exercícios de Fontes de Energia (com gabarito)