Nomes: Claudio ; Francisco ;Ariane ; juniorson 1º /ano C

Conceito de Energia

A energia é uma medida da capacidade de interação de um Sistema.

A Unidade SI da energia é o Joule.

Outras Unidades de Energia são: kWh, cal, erg, foot-pound force, Btu, eV..


Em geral, o conceito e uso da palavra energia se refere "ao potencial inato para executar trabalho ou realizar uma ação".

A palavra é usada em vários contextos diferentes. O uso científico tem um significado bem definido e preciso enquanto muitos outros não são tão específicos.

O termo energia também pode designar as reações de uma determinada condição de trabalho, por exemplo o calor, trabalho mecânico (movimento) ou luz. Estes que podem ser realizados por uma fonte inanimada (por exemplo motor, caldeira, refrigerador, alto-falante, lâmpada, vento) ou por um organismo vivo (por exemplo os músculos, energia biológica).

A etimologia da palavra tem origem no idioma grego, onde εργος (ergos) significa "trabalho".

Qualquer coisa que esteja a trabalhar - por exemplo, a mover outro objeto, a aquecê-lo ou a fazê-lo ser atravessado por uma corrente eléctrica - está a "gastar" energia (uma vez que ocorre uma "transferência", pois nenhuma energia é perdida, e sim transformada ou transferida a outro corpo). Portanto, qualquer coisa que esteja pronta a trabalhar possui energia. Enquanto o trabalho é realizado, ocorre uma transferência de energia.

O conceito de Energia é um dos conceitos essenciais da Física. Nascido no século XIX, pode ser encontrado em todas as disciplinas da Física (mecânica, termodinâmica, eletromagnetismo, mecânica quântica, etc.) assim como em outras disciplinas, particularmente na Química.

Formas de produção de energia

Apesar de não se restringir a isso, a energia pode ser entendida como a capacidade de realizar trabalho. As sociedades humanas dependem cada vez mais de um elevado consumo energético para sua subsistência. Para isso, foram sendo desenvolvidos, ao longo da história, diversos processos de transformação, transporte e armazenamento de energia. Na realidade, só existem duas modalidades de energia: a potencial e a cinética. Mas elas se apresentam de várias formas: hidráulica, nuclear, eólica, solar e geotérmica.

Introdução

A energia nuclear é um tema polêmico, pois enquanto algumas pessoas defendem os benefícios que essa fonte de energia traz, muitas outras associam energia nuclear às bombas atómicas ou acidentes envolvendo radiação.

O objetivo dessa pesquisa é procurar todo tipo de informação sobre a energia nuclear para depois formular uma redação – “Energia Nuclear – Será que vale a pena?”.

O que é energia nuclear?

Alguns isótopos de certos elementos apresentam a capacidade de através de reações nucleares, emitirem energia durante o processo. Baseia-se no princípio de Einstein que nas reações nucleares ocorre uma transformação de massa em energia. A reação nuclear é a modificação da composição do núcleo atômico de um elemento podendo transformar-se em outro ou outros elementos. Esse processo ocorre espontaneamente em alguns elementos; em outros se deve provocar a reação m+ediante técnicas de bombardeamento de nêutrons ou outras.

Com o desenvolvimento do conhecimento da estrutura atômica verificou-se que o núcleo do átomo pode perder massa e que numa reação nuclear, havendo perda de massa, essa perda de massa se transformará em energia. A perda de 1g de massa corresponderá 25.000.000 KWh.

A energia nuclear já é a segunda maior fonte de produção de eletricidade nos países de renda alta e a terceira maior no mundo inteiro, depois do carvão mineral (40%) e da hidroeletricidade (18%). Hoje estão em operação 437 centrais nucleares. A França, por exemplo, produz 75% da sua eletricidade a partir da energia nuclear. O Japão, em torno de 30%. Em 1973, a energia nuclear representava 3,2% do total de energia produzida; em 1993, aumentou sua participação mundial para 17,8%.

Existem duas formas de aproveitar a energia nuclear para convertê-la em calor: A fissão nuclear, onde o núcleo atômico se subdivide em duas ou mais partículas, e a fusão nuclear, na qual ao menos dois núcleos atômicos se unem para produzir um novo núcleo.

 

• Fissão Nuclear

Uma reação de fissão nuclear libera uma energia 10 milhões de vezes maior que uma convencional. A fissão de 1 kg de urânio 235 libera 18,7 milhões de kilovolts/hora em forma de calor. O processo de fissão iniciado pela absorção de um nêutron por um núcleo de urânio 235 também libera uma média de 2,5 nêutrons, além de dois novos núcleos, provocando novas fissões nos núcleos de urânio 235, constituindo assim uma reação em cadeia que leva à liberação continuada de energia nuclear.

A queima do combustível nuclear no reator resulta nos chamados produtos de fissão. São isótopos altamente radioativos que não existem na natureza. Alguns permanecem milhares de anos liberando radiação. Por isso, seu manuseio e seu armazenamento exigem cuidados especiais.

CURIOSIDADE: Os primeiros reatores de energia nuclear em grande escala foram construídos em 1944, nos Estados Unidos, para a produção de material para armas nucleares.

• Fusão Nuclear

A liberação de energia nuclear pode produzir-se também através da fusão de dois núcleos leves em um mais pesado. A energia irradiada pelo Sol, por exemplo, deve-se a reações de fusão que se produzem em seu interior.

A fusão nuclear artificial foi obtida pela primeira vez em princípios da década de 1930, com o bombardeio de um alvo que continha deutério por núcleos de deutério, acelerados num ciclotron para alcançar altas energias Na década de 1950, produziu-se à primeira liberação em grande escala de energia de fusão em testes de armas nucleares realizados pelos Estados Unidos, a antiga União Soviética, a Grã-Bretanha e a França. É um tipo de liberação breve e não controlada, que serve para bombas, mas não para a produção de energia elétrica.

A ciência ainda não conseguiu resolver o principal problema para a utilização comercial da fusão nuclear na produção de eletricidade: a energia necessária para acelerar os núcleos de deutério e fazê-los colidirem e se fundirem é muito maior que a energia obtida. Por isso, os pesquisadores ainda buscam maneiras mais eficientes de esquentar o gás a altas temperaturas e armazenar uma quantidade suficiente de núcleos durante um tempo longo o bastante para permitir a liberação de uma energia maior que a necessária para aquecer e armazenar o gás. Outro problema importante é a captura dessa energia e sua conversão em eletricidade.

Em dezembro de 1993, os pesquisadores da Universidade de Princeton, nos Estados Unidos, usaram o Reator Experimental de Fusão Tokamak para produzir uma reação de fusão controlada que gerou 5,6 megawatts. O reator consumiu mais energia do que produziu durante seu funcionamento.

Se a energia de fusão se tornar viável, oferecerá as seguintes vantagens:

1) uma fonte ilimitada de combustível, o deutério procedente da água dos oceanos;

2) baixo risco de acidente no reator, já que a quantidade de combustível no sistema é muito pequena;

3) e resíduos muito menos radioativos e mais simples de manejar que os procedentes dos sistemas de fissão.

Histórico

Lise Meitner, pesquisadora nascida na Áustria, tinha trabalhado durante décadas com Hahn, na Alemanha, em experimentos com radiação química. Mas, em julho de 1938, com a tomada do poder pelos nazistas, Meitner, que era judia, fugiu do país. Hahn e Strassman deram continuidade aos experimentos da equipe.

Em 22 de dezembro de 1938, Otto Hahn e seu colega Fritz Strassman depararam-se com algo surpreendente: ao analisar o urânio por eles bombardeado, encontraram partículas de bário.

A explosão do urânio representou a descoberta da fissão nuclear por Hahn. Os resultados foram enviados para Lise Meitner, que estava na Suécia.

Juntamente com seu sobrinho, Otto Frisch, ela foi capaz de interpretar e explicar a importância dos resultados obtidos pelos dois cientistas – e ela batizou o processo de fissão nuclear. Publicou a primeira tese fornecendo explicação teórica sobre o que tinha sido descoberto, explicando que os átomos podiam ser divididos, subseqüentemente liberando enormes quantidades de energia.

Pouco depois da descoberta de Hahn, Meitner e Strassman, eclodiu a Segunda Guerra Mundial (1939-1945). Os estudos sobre energia nuclear desvirtuaram para a construção de armas nucleares.

Hahn continuou suas pesquisas nucleares na Alemanha, durante a Segunda Guerra Mundial, até ser capturado pelas Forças Aliadas e levado para a Inglaterra. Em 1944, recebeu o Prêmio Nobel de Química pela descoberta da fissão nuclear.

Benefícios e prejuízos

A energia nuclear tem amplas aplicações no campo da medicina, agricultura, proteção ao meio ambiente e indústria em geral. Na medicina ela propicia utilização de técnicas avançadas de diagnóstico e de tratamento de inúmeras doenças. Na agricultura, ela é utilizada na irradiação de alimentos, permitindo que os alimentos durem por mais tempo e produção de sementes. Na indústria são utilizadas técnicas de verificação da qualidade de equipamentos, esterilização de materiais médicos e cirúrgicos. Na área do meio ambiente, técnicas nucleares são utilizadas para monitorar poluentes e identificar recursos aqüíferos.

A energia nuclear tem sido introduzida como substituto potencial do petróleo. No entanto, esta energia é um "Cavalo de Tróia", pois seu uso industrial resulta em algumas surpresas desagradáveis. Existe o risco de contaminação radioativa que poderia acompanhar um acidente, ou a possibilidade de um atentado terrorista ou sabotagem.

A energia nuclear não emite gases de efeito estufa (dióxido de carbono, metano, hidrofluorcarbonos e outros) nem qualquer gás que provoca chuva ácida (anidrido sulfuroso, óxidos de nitrogênio). Não emite nenhum metal carcinogênico, teratogênico e mutagênico (As, Hg, Pb, Cd, etc.) como o fazem as opções que utilizam combustíveis fósseis. A utilização da energia nuclear também não emite gases ou partículas que causem a destruição da camada de ozônio. Mas produz plutônio, um veneno quase eterno.

Custo da energia

Para começar, o combustível é barato. As usinas nucleares podem ter despesas operacionais compatíveis com outras tecnologias à medida em que aumenta a potência instalada (economia de escala), porém a vida útil de uma usina nuclear é menor do que de uma usina térmica convencional.

Os custos de investimentos em segurança dos sistemas de emergência, do armazenamento de resíduos radioativos e do descomissionamento (desmontagem definitiva e descontaminação das instalações) de usinas que atingiram suas vidas úteis é que são enormes. Na Alemanha, o preço a ser pago para essa desativação e isolamento de cada reator nuclear está estimado em algo entre U$ 10 e U$ 20 bilhões.

Mas mesmo com esses grandes custos, a energia nuclear não deixa de ser uma opção a ser considerada. A energia gerada por carvão, por exemplo, é barata e não tem riscos de acidentes radioativos, mas requer controles de alto custo de poluição do ar  (mercúrio, dióxido de enxofre) e é contribuinte significativo à chuva ácida e a aquecimento global.

Custos para a geração de energia

Fonte de Energia

US$/MW

Hidrelétrica

30

Gás

39,7

Nuclear

40,4

Carvão

49

Biomassa

49

Petróleo

57,4

Fazenda eólica em terra

66,2

Fazenda eólica em alto-mar

99,1

Tecnologia de ondas e marés

119,1

Solar

140

Os custos de um acidente que envolve radiação são muito altos, e algumas pessoas pagam com a própria vida. Entretanto, fontes de energia que causam aquecimento global, chuva ácida, poluição do ar também são caras.

Matéria prima

A matéria prima da energia nuclear são os elementos radioativos. O urânio-235, o césio-137, o cobalto-60, o tório-232 são exemplos de elementos fisicamente instáveis ou radioativos. Eles estão em constante e lenta desintegração, liberando energia através de ondas eletromagnéticas (raios gamas) ou partículas subatômicas com altas velocidades (partículas alfa, beta e nêutrons).

Atualmente o urânio é o combustível das usinas nucleares. Ele é encontrado na natureza, na forma de óxido de urânio, na maior parte U 238, que contém 0,7% de U 235. Potencialmente o tório também é matéria prima das usinas nucleares.

Energia Nuclear – Será que vale a pena?

Quando falamos em energia e em preservação da natureza, temos que ter em mente que a terra é a nossa casa, ao mesmo tempo em que precisamos de energia para viver com conforto, temos que ter cuidado com o lixo que se acumula debaixo do tapete.

Os que defendem a utilização da energia nuclear ainda não definiram o que fazer com o lixo eterno que se acumula (plutônio) e quando afirmam que não destrói a natureza não levam em conta a degradação do ambiente onde é extraído o urânio.

Embora nos países desenvolvidos o custo da energia nuclear seja menor que outras fontes como hidrelétricas e aeólicas, para o povo brasileiro deve-se levar em conta o custo de aquisição desta tecnologia - o Brasil pagou cinco vezes o valor de uma usina, pela sua instalação.

Alguns defendem que a energia nuclear não é o vilão que apareceu sobre Hiroshima e Nagasaki, que a gasolina que move nossos automóveis pode ser a arma mais perigosa ao alcance de qualquer um se a usarmos em bombas incendiárias, como aconteceu no Vietnam com as bombas Napalm, e que aviões também não são armas e foram usados como mísseis no World Trade Center e no Pentágono em 2001.

Entretanto, até agora não se tem notícias de que algum acidente em usinas de geração de energia tenha tido proporções semelhantes a Chernibyl. Ainda que Itaipu fosse destruída, e a maior parte da Argentina fosse por água abaixo, não ficariam seqüelas em gerações sucessivas a exemplo do que ocorreu na Ucrânia ou no Japão.

Se por um lado a energia nuclear é uma solução para a crise energética do planeta, ainda há muitos recursos que podem ser explorados sem que haja risco para a população, a exemplo da energia solar. É obvio que é inviável construir uma hidrelétrica em pleno Saara, ou que a energia solar não será uma boa alternativa em Londres, onde o sol quase nunca aparece. Cada povo deve buscar as fontes que estão disponíveis na natureza e evitar ao máximo o uso de recursos que oferecem riscos irreversíveis para o planeta terra.

Biografia

 

http://www.coladaweb.com/geografia/fontes-de-energia/energia-nuclear

http://pt.wikipedia.org/wiki/Energia_nuclear