Energia e meio ambiente

Description

Energia e meio ambiente é um livro que enfatiza os princípios físicos por trás do uso da energia e seus efeitos sobre nosso ambiente. Aborda a desregulação e o aumento da competição no setor de geração de energia, o aumento dos preços do petróleo e o crescente compromisso global com as fontes de energia renováveis. Ao examinar os diferentes aspectos de cada recurso energético, inclui os princípios envolvidos e as consequências ambientais e econômicas do seu uso, e enfatiza o impacto ambiental do consumo de combustíveis fósseis, a poluição atmosférica e o aquecimento global. Esta nova edição traz artigos atualizados que discutem a questão energética no Brasil. São analisados os padrões de uso da energia no Brasil, a conservação, a energia de combustíveis fósseis, a energia solar, as fontes renováveis de energia e a energia nuclear entre outros importantes temas. Trata-se de uma obra de referência para estudantes e profissionais das várias áreas da engenharia e das ciências exatas. Capa......Page 1 4ª Capa......Page 2 Ficha Catalográfica......Page 4 Folha de Rosto......Page 5 Créditos......Page 6 Prefácio......Page 7 Agradecimentos......Page 13 Introdução à edição brasileira......Page 15 Sumário......Page 17 A. Energia: uma Definição Inicial......Page 23 B. Uso da Energia e o Ambiente......Page 26 FOCO EM 1.1 NOSSA TERRA – ANTES E AGORA......Page 27 C. Padrões de Uso de Energia......Page 30 D. Recursos Energéticos......Page 37 FOCO EM 1.2 USO DA ENERGIA NA CHINA......Page 40 E. Crescimento Exponencial e Esgotamento dos Recursos......Page 42 F. Petróleo: um Recurso Crítico......Page 46 G. Conservação de Energia......Page 50 H. Considerações Econômica s e Ambientais......Page 52 FOCO EM 1.3 O PROTOCOLO DE KYOTO SOBRE AS MUDANÇAS CLIMÁTICAS......Page 55 I. Cenários Futuros......Page 56 QUESTÕES......Page 57 ENERGIA NO BRASIL EM 2007......Page 59 Sites, documentos e informações......Page 69 A. Introdução......Page 71 B. Formas de Energia e suas Conversões......Page 73 C. Movimento......Page 77 D. Energia e Trabalho......Page 83 FOCO EM 2.1 perdas de energia em um carro......Page 84 E. Exemplos de Trabalho e Energia......Page 88 F. Potência......Page 90 FOCO EM 2.2 O USO DA ENERGIA NA ÍNDIA......Page 92 G. Resumo......Page 95 QUESTÕES......Page 96 PROBLEMAS......Page 97 ATIVIDADES ADICIONAIS......Page 99 Rapidez, Velocidade e Aceleração......Page 102 Forças e as Leis do Movimento de Newton......Page 106 Trabalho, Energia e Unidades......Page 112 Máquinas Simples......Page 113 PROBLEMAS......Page 114 A. Introdução......Page 117 B. Princípio da Conservação de Energia......Page 118 C. Exemplos de Conversão de Energia......Page 121 D. Eficiências na Conversão de Energia......Page 124 E. Uso da Energia nos Países em Desenvolvimento......Page 126 FOCO EM 3.1 DESENVOLVIMENTO SUSTENTÁVEL......Page 130 F. Um Barril, uma Caloria, um Btu? Equivalênciade Energia......Page 132 QUESTÕES......Page 136 PROBLEMAS......Page 138 ATIVIDADES ADICIONAIS......Page 139 Com o foco no Brasil: conserva ção de energia......Page 140 CONSERVAÇÃO DE ENERGIA, EFICIÊNCIA ENERGÉTICA E USO RACIONAL DA ENERGIA......Page 141 BARREIRAS TÉCNICAS E ECONÔMICAS......Page 142 PROGRAMA NACIONAL DA RACIONALIZAÇÃO DO USO DOS DERIVADOS DO PETRÓLEO E DO GÁS NATURAL (Conpet)......Page 143 O PROGRAMA DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA (PEE) DA AGÊNCIA NACIONAL DE ENERGIA ELÉTRICA (ANEEL)......Page 144 SITES, DOCUMENTOS E INFORMAÇÔES......Page 145 A. Introdução......Page 147 B. Calor e Trabalho e a Primeira Lei da Termodinâmica......Page 148 C. Temperatura e Calor......Page 151 D. Princípios de Transferência de Calor......Page 156 E. Máquinas Térmicas......Page 167 Direção e Desordem......Page 172 Eficiência Máxima — Menos que Perfeito......Page 174 O Caso Ideal: Reversibilidade......Page 175 Energia Disponível......Page 176 G. Resumo......Page 177 QUESTÕES......Page 178 PROBLEMAS......Page 179 ATIVIDADES ADICIONAIS......Page 181 A. Introdução......Page 183 B. Materiais de construção......Page 184 C. Isolamento da casa e cálculos de aquecimento......Page 186 D. Escolha de local......Page 198 E. Impacto das medidas de conservação de energia......Page 199 F. Resfriamento......Page 200 G. Condicionadores de ar e bombas de calor......Page 203 H. Resumo......Page 208 QUESTÕES......Page 210 PROBLEMAS......Page 211 ATIVIDADES ADICIONAIS......Page 213 ENERGIA SOLAR, AQUECIMENTO E REFRIGERAÇÃO NO BRASIL......Page 214 A. Introdução......Page 217 B. Características da Radiação Solar Incidente......Page 221 C. História do Aquecimento Solar......Page 228 Foco EM 6.1 USINA DE ENERGIA SOLAR EGÍPCIA NO INÍCIO DO SÉCULO XX......Page 231 D. Visão Geral do Aquecimento Solar Contemporâneo......Page 235 E. Água Quente Solar Residencial......Page 236 F. Sistemas Solares Passivos de Aquecimento de Ambientes......Page 244 G. Sistemas Solares Ativos de Aquecimento de Ambientes......Page 250 Coletores Solares......Page 251 H. Armazenamento de Energia Térmica......Page 253 QUESTÕES......Page 256 PROBLEMAS......Page 258 ATIVIDADES ADICIONAIS......Page 259 Energia solar e o hemisfério sul......Page 264 PROGRAMAS DE CONSERVAÇÃO DE ENERGIA......Page 266 PROTOCOLO AMBIENTAL DA CONSTRUÇÃO CIVIL E DO DESENVOLVIMENTO URBANO......Page 267 POLíTICAS VOLUNTÁRIAS DE CERTIFICAÇÃO AMBIENTAL E EFICIÊNCIA ENERGÉTICA NOS EDIFíCIOS......Page 271 SITES, DOCUMENTOS E INFORMAÇÕES......Page 273 A. Introdução......Page 275 B. Terminologia dos Recursos......Page 277 C. Petróleo......Page 281 FOCO EM 7.1 Política de oleodutos na Ásia Central......Page 285 FOCO EM 7.2 Vazamento de petróleo......Page 291 FOCO EM 7.3 Petróleo do Alasca : passado, presente e dilemas futuros......Page 294 D. Gás Natural......Page 296 E. Carvão: Um Papel em Expansão......Page 300 Tipos de Carvão......Page 302 Padrões de Produção e Consumo de Carvão......Page 303 Mineração de Superfície......Page 305 Restrições à Demanda e Suprimentos de Carvão......Page 307 Petróleo de Xisto e Areia Betuminosa......Page 308 G. Resumo......Page 310 QUESTÕES......Page 311 A Física da Exploração de Gás e Petróleo......Page 312 Exploração Gravimétrica......Page 313 Ondas Transversas e Compressionais......Page 314 Velocidade das Ondas Sonoras......Page 315 Reflexão e Refração de Ondas......Page 317 Métodos Sísmicos de Exploração......Page 318 Com o FOCO NO BRASIL: ENERGIA DE COMBUSTíVEIS FÓSSEIS - Panorama geral......Page 320 O GÁS NATURAL E OS DERIVADOS DO PETRÓLEO NO SETOR DE TRANSPORTES......Page 322 OS COMBUSTÍVEIS FÓSSEIS E A GERAÇÃO TERMELÉTRICA NO BRASIL......Page 323 SITES, DOCUMENTOS E INFORMAÇÕES......Page 326 A. Introdução......Page 327 FOCO EM 8.1 A EUROPA ORIENTAL E O MEIO AMBIENTE......Page 328 Pressão......Page 330 Empuxo e Perfis de Temperatura do Ar......Page 335 Dispersão Natural dos Poluentes do Ar; Inversões Térmicas......Page 337 C. Poluentes do Ar e Suas Fontes......Page 339 Monóxido de Carbono......Page 341 Óxidos de Enxofre......Page 342 FOCO EM 8.2 A poluição do ar e o terceiro mundo......Page 345 Particulados......Page 346 Hidrocarbonetos ou Compostos Orgânicos Voláteis......Page 348 Chuva Ácida......Page 350 Poluição do Ar em Interiores......Page 355 D. Padrões de Qualidade do Ar......Page 356 E. Dispositivos de Controle de Emissão em Automóveis......Page 361 FOCO EM 8.4 Transporte coletivo......Page 364 F. Sistemas de Controle de Poluição de Fontes Estacionárias......Page 365 G. Resumo......Page 372 QUESTÕES......Page 373 PROBLEMAS......Page 375 ATIVIDADES ADICIONAIS......Page 376 A. Introdução......Page 379 B. Aquecimento Global e Efeito Estufa: Observações......Page 381 C. Aquecimento Global: Possíveis Impactos......Page 389 D. Aquecimento Global: Possíveis Ações......Page 396 FOCO EM 9.2 “Você não pode voltar ao Kansas novamente” – consumidores chineses e o aquecimento global......Page 399 E. Poluição Térmica......Page 400 Vida Aquática......Page 402 Processos dos Lagos: Eutroficação......Page 405 G. Torres e Lagoas de Resfriamento......Page 407 H. Usando os Resíduos de Calor......Page 409 I. Resumo......Page 411 PROBLEMAS......Page 413 Com o foco no Brasil : AQUECIMENTO GLOBAL E POLUIÇÃO TÉRMICA - EMISSÕES DE CO2 EQUIVALENTE RELACIONADAS AO SETOR ENERGÉTICO......Page 414 REFERÊNCIAS......Page 416 A. Introdução à “Eletrificação”......Page 417 B. Reestruturação das Companhias de Energia Elétrica......Page 419 C. Cargas e Correntes Elétricas......Page 423 D. Baterias e Veículos Elétricos......Page 427 FOCO EM 10.2 Baterias comuns......Page 428 E. A Lei de Ohm......Page 433 F. Supercondutividade......Page 435 G. Circuitos Elementares......Page 438 Conexões em Paralelo......Page 439 H. Potência Elétrica......Page 441 FOCO EM 10.3 As lâmpadas de Edison Mazda, em 1925......Page 443 I. Avaliando o Custo do Uso da Energia Elétrica......Page 444 J. Células A Combustível......Page 449 FOCO EM 10.4 A economia do hidrogênio......Page 454 K. resumo......Page 455 QUESTÕES......Page 456 PROBLEMAS......Page 458 ATIVIDADES ADICIONAIS......Page 459 Eletrostática......Page 460 Capítulo 11- Eletromagnetismo e Geração de Eletricidade......Page 465 Ímãs Simples......Page 466 O Campo Magnético de uma Corrente Elétrica......Page 467 O Movimento de Partículas Carregadas em um Campo Magnético: Raios Cósmicos, Garrafas Magnéticas......Page 469 Motores Elétricos......Page 472 B. A Geração de Eletricidade......Page 473 C. Transmissão de Energia Elétrica......Page 476 Transformadores: Modificadores de Tensão......Page 477 Impacto das Linhas de Alta‑tensão no Meio Ambiente e na Saúde......Page 481 Alternativas às Linhas de Transmissão......Page 484 D. O Ciclo Vapor‑Elétrico Padrão em uma Usina Geradora......Page 486 E. Cogeração......Page 489 F. Resumo......Page 493 QUESTÕES......Page 494 ATIVIDADES ADICIONAIS......Page 495 A. Introdução......Page 499 B. Princípios das Células Solares......Page 503 FOCO EM 12.1 Carros Fv – ontem e hoje......Page 505 C. Manufatura das Células......Page 506 D. Economia e Sistemas Fotovoltaicos......Page 508 FOCO EM 12.2 Cabanas fotovoltaicas......Page 511 FOCO EM 12.3 Bombeando água......Page 513 História, Capacidade Instalada e Crescimento Recente......Page 515 Sistemas de Energia Eólica......Page 520 Armazenamento e Economia da Energia Eólica......Page 526 História, Capacidade Instalada e Crescimento Recente......Page 529 Sistemas de Energia Hidrelétrica......Page 532 FOCO EM 12.4 Sistemas hidrelétricos de pequena escala......Page 535 G. Instalações Elétricas Termossolares......Page 536 H. Resumo......Page 538 QUESTÕES......Page 539 PROBLEMAS......Page 541 ATIVIDADES ADICIONAIS......Page 542 Com o FOCO NO BRASIL: Eletricidade de fontes solares , eólicas E hídricas - FONTES RENOVÁVEIS DE ENERGIA ELÉTRICA NO BRASIL: FONTES SOLARES, EÓLICAS E HÍDRICAS......Page 543 ENERGIA SOLAR PARA GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA NO BRASIL......Page 544 ENERGIA EÓLICA PARA GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA NO BRASIL......Page 545 GERAÇÃO HIDRELÉTRICA NO BRASIL......Page 546 SITES DOCUMENTOS E INFORMAÇÕES......Page 548 Capítulo 13- Os blocos de construção da matéria: o átomo e seu núcleo......Page 549 A. Hipótese Atômica......Page 550 B. Os Componentes do Átomo......Page 551 C. Níveis de Energia......Page 556 D. Estrutura Nuclear......Page 558 E. Radioatividade......Page 560 F. Cola Nuclear ou Energia de Interação Nuclear Forte......Page 564 G. A Alegria dos Choques Nucleares ou Reações Nucleares......Page 566 FOCO EM 13.1 RADÔNIO......Page 569 H. Fissão......Page 570 I. Resumo......Page 571 QUESTÕES......Page 572 A Tabela Periódica......Page 574 Capítulo 14- Energia Nuclear: Fissão......Page 577 A. Introdução......Page 578 FOCO EM 14.1 Átomos da américa......Page 584 B. Reações em Cadeia......Page 585 C. Montagem de um Reator Nuclear......Page 588 E. O Ciclo do Combustível Nuclear......Page 593 Enriquecimento do Combustível......Page 595 Reprocessamento do Combustível......Page 597 F. Resíduos Radioativos......Page 599 FOCO EM 14.2 Monumentos para o futuro......Page 608 H. Liberações de Radioatividade......Page 609 Radiação do Edifício do Reator: Operação Normal......Page 610 ACIDENTE COM PERDA DO LÍQUIDO DE REFRIGERAÇÃO......Page 612 THREE MILE ISLAND......Page 614 CHERNOBYL......Page 615 FUKUSHIMA DAIICHI......Page 620 I. Avaliação de Probabilidade de Risco e Segurança Nuclear......Page 621 J. Projetos Alternativos de Reatores......Page 624 FOCO EM 14.3 PROLIFERAÇÃO PÓs-GUERRA FRIA......Page 629 L. Resumo Ambiental e Econômico da Energia Nuclear......Page 631 M. Resumo......Page 635 QUESTÕES......Page 636 ATIVIDADES COMPLEMENTARES......Page 637 Com o foco no Brasil : energia nuclear – fissão energia nuclear no cenário energético atual do Brasil......Page 638 Sites, documentos e informações......Page 639 A. Introdução......Page 641 B. Dose de Radiação......Page 642 C. Efeitos Biológicos da Radiação......Page 644 D. Radiação de Fundo, Incluindo Radônio......Page 649 E. Padrões de Radiação......Page 654 F. Usos Médicos e Industriais da Radiação......Page 656 FOCO EM 15.1 Irradiação de alimentos......Page 660 G. Proteção contra a Radiação......Page 662 H. Resumo......Page 664 QUESTÕES......Page 665 Detectores Gasosos......Page 669 Detectores Semicondutores......Page 671 A. O Potencial da Energia de Fusão......Page 673 B. Energia das Estrelas: o Processo de Fusão......Page 674 C. Condições para a Fusão......Page 676 D. Reatores de Fusão de Confinamento Magnético......Page 677 E. Fusão Induzida por Laser......Page 681 F. Fusão a Frio......Page 685 G. Resumo e Perspectivas para a Fusão......Page 687 QUESTÕES......Page 688 A. Introdução......Page 689 B. Conversão de Biomassa......Page 690 C. Alimento, Combustível, Fome......Page 701 D. Resíduos Sólidos Municipais......Page 705 Reciclagem......Page 707 Incineração......Page 709 Aterros seguros......Page 711 E. Combustão de Madeira......Page 712 Combustão Residencial de Madeira e Projeto de Fornos......Page 713 Aspectos Econômicos da Queima de Madeira......Page 717 Fornos de Cozimento nos Países em Desenvolvimento......Page 718 QUESTÕES......Page 722 PROBLEMAS......Page 723 COM O FOCO NO BRASIL: BIOMASSA – DAS PLANTAS AO LIXO A BIOMASSA NO CENÁRIO ENERGÉTICO BRASILEIRO......Page 724 Principais atividades e estágios na indústria de cana-de-açúcar......Page 726 Principais produtos e respectivos mercados......Page 728 Energia da biomassa no setor de transportes......Page 730 Energia da biomassa para produção de energia elétrica......Page 732 Perspectivas futuras do uso energético da biomassa da cana-de-açúcar, segundo o PNE 2030......Page 733 SITES, DOCUMENTOS E INFORMAÇÕES......Page 736 A. Introdução......Page 737 B. Origem e Natureza da Energia Geotérmica......Page 739 Sistemas de Vapor Úmido......Page 741 Sistemas de Vapor Seco: a Usina The Geysers......Page 743 D. Exploração e Recursos Geotérmicos......Page 745 E. Recursos Geotérmicos de Baixa Temperatura......Page 748 F. IMPACTOS AMBIENTAIS......Page 749 G. Resumo......Page 750 QUESTÕES......Page 751 Capítulo 19- Um Compromisso Nacional e Pessoal......Page 753 Apêndice A- Unidades de Medida e Notação de Potências de 10......Page 759 Apêndice B- Conversões e Equivalências......Page 761 Apêndice C- Consumo mundial de energia, 2009......Page 763 Glossário......Page 767 Índice remissivo......Page 775