Armazenamento de energia

Note-se que o princípio de conservação é facilmente confundido com a idéia de ‘armazenamento’ de energia no interior de um sistema material.

No século dezessete formou-se a idéia de que o trabalho que um sistema podia realizar era ‘armazenado’ de alguma maneira no interior do próprio sistema e que o ‘trabalho armazenado’ era sempre igual ao ‘trabalho realizado’.

Não sabemos o que a energia é. Todavia, se falamos que a energia pode ser armazenada, está-se assumir que sabemos o que é – "como queijo armazenado no frigorífico, talvez", na pitoresca imagem de Benyon6 . Benyon pergunta, então, ‘como a energia é armazenada no objeto e onde?’.A ‘energia’ é uma quantidade abstrata, um conceito inventado por conveniência do estudo da Natureza. Como se pode então, armazenar uma abstração?7. E, comparando energia com os números, outra abstração, como se pode armazenar um número?8 Pode-se evidentemente armazenar objetos em forma de números ou quantidades de objetos correspondentes a números, mas não os números em si. Benyon9 sugere, então, que a idéia do armazenamento de energia decorre da energia ser tratada não como um conceito físico abstrato mas como algo real, como um fluido ou um combustível que possa ser armazenado ou transferido de um corpo a outro.

Freqüentemente o conceito de armazenamento de energia refere-se a combustíveis, como se houvesse energia, geralmente referida como energia química, armazenada no combustível. Um exemplo é ilustrativo10: Um pedaço de carvão, não possui energia química neste sentido pois não pode, por si só, ser transformado em gás carbônico e libertar energia. O que ocorre é que a mistura inicial do carvão e oxigênio está num estado energético mais alto que o produto da combustão, gás carbônico, tal como a pedra antes de cair estava numa posição mais alta. Durante sua queima, os átomos de carbono reagem quimicamente com as moléculas de oxigênio do ar num processo exotérmico, o que significa que a diferença positiva no valor da energia química do sistema é transferida para o meio ambiente em forma de calor, neste caso, aquecendo o ar circundante, por exemplo. Note-se , todavia, para que essa reação de combustão aconteça, é necessário que a mistura seja aquecida a 750 ºC, isto é, é necessária a transferência energia em forma de calor à mistura de carvão e oxigênio antes que a reação aconteça, mais um motivo para não fazer sentido dizer-se que ‘o carvão tem energia’.

Outra analogia fornecida por McClelland11 é interessante: Se algo será armazenado em sentido metafórico, deverá estar associado a algo material que possa ser armazenado fisicamente. Assim, podemos armazenar combustíveis e podemos armazenar livros; mas há tanto sentido falar em armazenar energia quanto armazenar informação.



Um livro não contém informação mas apenas manchas de tinta sobre folhas de papel – cabe a um leitor, que aprendeu a reconhecer aquelas manchas de tinta como letras e palavras e a associar palavras a conceitos, ‘extrair’ informação do livro.

A Conservação da Energia Mecânica

O sinal negativo na definição da função energia potencial (D U= U2-U1= -W= -ò s1 s2 F.ds), é introduzido de modo que o trabalho efetuado por uma força conservativa sobre uma partícula, seja igual a diminuição de energia potencial do sistema. Consideremos um sistema no qual o trabalho seja efetuado apenas sobre uma das partículas, como o caso esquiador-terra. Se a única força que efetuar o trabalho sobre a partícula for uma força conservativa, o trabalho feito pela força é igual a diminuição da energia potencial do sistema, e também igual ao aumento da energia cinética da partícula (que no caso, é o aumento de energia cinética do sistema):

Wtotal= ò F.ds= -D U= +D K

Portanto,

D K+D U= D (K+U)=0

A soma da Energia cinética com a energia potencial do sistema é a energia mecânica total E:

E= K+U

Se apenas forças conservativas efetuam trabalho, a equação D K+D U= D (K+U)=0, afirma que a variação da energia mecânica total é nula. Então a energia mecânica total permanece constante durante o movimento da partícula.

E= K+U= constante

Esta é a lei da conservação da energia mecânica e é a origem da denominação "força conservativa" .

*Símbolos

W: Trabalho;

K: Energia cinética;

U: Energia Potencial ;

E: Energia Mecânica;

ò : Integral. D : variação (D K: variação de energia cinética, D U: variação de energia potencial, ...)