Energia é parte da nossa vida cotidiana. Os jornais, o rádio e a televisão informam todo dia sobre o aumento dos combustíveis, da energia elétrica, sobre possibilidade de um novo "apagão" no sistema de distribuição de energia elétrica ou a necessidade do uso racional da energia ou, ainda, sobre os problemas gerados pelo lixo das usinas nucleares, das pilhas dos telefones celulares... 

No mundo moderno, a demanda anual de energia equivale a toda energia utilizada pelo homem, ao longo da sua história.

Hoje, um habitante do mundo ocidental utiliza, em média, 350 vezes mais energia que há duzentos anos atrás.  Como a população, hoje, é 10 vezes maior que a de 1800, chegamos à conclusão que utilizamos 3500 vezes mais energia que há dois séculos. 

Energia é algo indispensável ao funcionamento da vida social.  Nas sociedades modernas, o progresso e a qualidade de vida podem ser avaliados não apenas pelo nível de consumo de energia, mas também por sua política de distribuição que permita ao maior número de pessoas ter acesso às suas mais variadas formas.  Não há dúvida de que, hoje, o conforto que o desenvolvimento tecnológico torna possível desfrutar depende da possibilidade de acesso às variadas fontes  e formas de energia.

Em ciência, energia é um termo com um sentido específico, nem sempre coincidente com aqueles utilizados na linguagem comum.  Entender o significado do que seja energia, do ponto de vista científico, e compreender as suas propriedades e o seu valor social poderá nos ajudar a fazer melhor uso dos recursos naturais e das fontes de que dispomos.

Diariamente entramos em contato com os mais variados tipos ou formas de energia. Podemos obtê-la de várias fontes diferentes.  Podemos, também, transformá-la de uma para outra das suas múltiplas formas de manifestação. Por exemplo, a energia que recebemos do sol pode ser utilizada para aquecer a água das nossas casas. Pode também ser usada diretamente para produzir energia elétrica.

A história das sociedades humanas está marcada pela busca incessante de novas fontes para suprir demandas crescentes por mais energia. Tanto pelo aumento populacional quanto pelas sucessivas mudanças nos hábitos e valores sociais, as fontes de energia predominantes em cada momento dessa história foram se mostrando insuficientes para atender ao nível aceleradamente crescente de consumo de energia, especialmente no último século.

Até aproximadamente duzentos anos atrás, o combustível mais usado pela humanidade foi a lenha. Mas uma floresta natural adulta pode demorar muitos anos para formar-se, mesmo em condições favoráveis. As intensas demandas sociais dos tempos modernos motivaram a humanidade a buscar a energia armazenada em um tempo muito anterior à sua existência, em épocas de um passado cada vez mais remoto.

Controlar o fogo foi uma conquista fundamental na evolução da espécie humana. Nossos ancestrais aprenderam primeiro a recolher e manter acesas as brasas de incêndios que ocorriam naturalmente. Mas, só há um milhão de anos foram criados os primeiros artefatos de ossos e pedra lascada e inventadas diferentes tecnologias para produzir fogo. Ser capaz de utilizar o fogo aumentou o poder humano de controle do ambiente. Significou prolongar o dia para dentro da noite, produzir calor para amenizar o frio, espantar as feras e cozinhar alimentos. Significou economizar trabalho biológico para manter-se vivo.

Até aproximadamente 10 000 anos atrás, os seres humanos sobreviviam como caçadores e coletores de alimentos no ambiente natural. As primeiras comunidades nômades já provocavam devastações da vegetação natural pelo uso do fogo na caça aos animais de grande porte e no plantio das áreas que abandonavam e demoravam anos, às vezes décadas, para se regenerarem.

Há 9 000 anos, aproximadamente, além do fogo e ferramentas rudimentares, a tração animal já era usada no preparo da terra para cultivo. Com a agricultura e o uso de animais para plantio, o ser humano aprendeu a controlar outras fontes de energia, além do fogo: a energia dos alimentos e a da tração animal.

À medida que a agricultura e criação de rebanhos se desenvolveram, pequenas comunidades tornaram-se sedentárias. Alguns grupos de criadores de rebanhos permaneceram nômades ou tornaram-se mercadores. Começaram a surgir as primeiras aldeias e povoados.

No período entre 4 000 a.C. até 476 d.C. nas chamadas “primeiras civilizações ocidentais” - por exemplo, Egípcia, Mesopotâmica, Fenícia, Persa, Grega e Romana – as sociedades foram agrupadas em centros administrativos e religiosos. Em alguns desses centros, foram construídas obras que demandaram a utilização do trabalho humano em larga escala.

Nesse período, a energia do vento na navegação a vela e a dos fluxos de água para mover moinhos ou rodas d’água foram incorporadas ao universo do consumo energético social. O óleo, extraído dos vegetais ou da gordura animal, passou a ser um novo combustível para produção do fogo.

Até o século XV, a demanda social de energia era atendida com o uso de fontes renováveis de energia. A lenha continuava sendo o principal combustível para produção de calor, principalmente para cozinhar os alimentos e na fundição dos metais. A tração animal, os moinhos de vento e as rodas d’água, quando disponíveis, completavam a força humana nas atividades produtivas.

Em meados do século XVI, o crescimento da população, o desenvolvimento das manufaturas e as transformações sociais e econômicas provocam o aumento do consumo de carvão vegetal. Isto acarreta na destruição das florestas europeias, que não se regeneram na velocidade em que eram consumidas. As sociedades mais dinâmicas, do ponto de vista econômico e social, são pressionadas na busca de novas fontes de energia e do aumento da potência das forças motrizes. Com a escassez do carvão vegetal, aumenta a demanda do carvão mineral.

O uso do carvão mineral como fonte de energia foi muito importante para o início da industrialização. O suprimento de energia para atender a demanda social libertou-se das variações naturais de ocorrência de vento ou fluxo de águas, da reprodução de animais para tração e transporte e do crescimento de novas florestas.

Na segunda metade do século XVIII, James Watt aperfeiçoou uma máquina a vapor com rendimento e potência tais que ela tornou-se viável, do ponto de vista econômico, para executar tarefas diversificadas, tornando-se o primeiro motor universal. A substituição da madeira pelo ferro na fabricação de máquinas e equipamentos significou maior produtividade, na medida em que aumentou a durabilidade desses objetos diminuindo o tempo gasto com constantes reposições.

As primeiras das máquinas a vapor foram invenções originadas da criatividade e conhecimentos empíricos de artesãos. Os conhecimentos científicos que se desenvolveram nos séculos seguintes permitiram compreender o processo pelo qual a energia térmica era convertida em trabalho pelo motor a vapor e melhorar o rendimento dessas máquinas.

Na primeira metade do séc. XIX, a possibilidade de transformação da energia mecânica em energia elétrica iniciou uma longa história de invenções revolucionárias que convergiram para a produção e distribuição de energia elétrica em larga escala. A nova onda de invenções, ao final do séc. XIX, contou com o esforço de muitas pessoas dedicadas à ciência.

A máquina a vapor foi sendo substituída por motores elétricos, a explosão e turbinas. O uso da energia elétrica, obtida a partir de usinas hidrelétrica e termelétricas, produziu novas transformações nas estruturas sociais e econômicas na medida em que aponta para uma automação crescente do trabalho e que vai se tornando cada vez mais disponível para o uso doméstico.

No séc. XX, com a expansão da técnica e a mundialização da industrialização, o petróleo torna-se a principal fonte de energia a alimentar a demanda social, acelerada após a Segunda Guerra Mundial.  O gás natural, que só passa a ser explorado a partir de 1950 com o desenvolvimento de tecnologia para sua extração.

O carvão mineral e o petróleo são fontes de energia armazenada pela biomassa de seres que viveram em um passado geológico bastante remoto. Usar o carvão mineral significa usar as florestas soterradas no Carbonífero, há mais de 300  milhões de anos. Usar o petróleo significa obter a energia solar armazenada por microrganismos que viveram há aproximadamente 500 milhões de anos.

Ampliada pelo crescimento populacional, a demanda de energia explode nas últimas décadas. O uso de energia em larga escala passa a ser considerado, cada vez mais, indispensável para proporcionar bem-estar e conforto para a humanidade.

A preocupação com o escasseamento do petróleo e possibilidade aberta de utilização da energia nuclear geraram a expectativa de que as usinas nucleares pudessem atender às demandas crescentes de energia, mas devido aos custos econômicos, ambientais e políticos essa possibilidade ainda não se concretizou.

As fontes de energia renováveis, principalmente a hidráulica, a da biomassa, a solar e a eólica são soluções alternativas de uso restrito. Os problemas sociais, econômicos e ambientais das sociedades industrializadas e tecnológicas requerem soluções urgentes.

Enquanto nos deparamos, hoje, com o difícil problema de encontrar uma fonte capaz de atender a uma demanda mundial crescente por mais energia, o Sol esbanja energia para o universo.  A energia irradiada, por segundo, daria para suprir as  nossas necessidades energéticas atuais por aproximadamente 10 milhões de anos.

O Sol, o petróleo, o carvão, a madeira, os alimentos, a gasolina, o óleo diesel, o chocolate, o álcool, o núcleo do átomo, as quedas d'água, dentre outras, são algumas das muitas fontes de energia a que recorremos para atender às nossas necessidades. Mas, examinadas mais cuidadosamente, podemos verificar que toda a energia disponível na Terra provém de apenas quatro fontes distintas: do Sol, da própria Terra, do núcleo do átomo e da interação gravitacional Sol-Terra-Lua.

O Sol é, de longe, a fonte mais importante.  A energia solar representa 99,98% de toda a energia disponível. Derivam dela, direta ou indiretamente, as fontes renováveis de energia, como as quedas d'água naturais ou as hidrelétricas e os produtos da fotossíntese (os alimentos e a própria vida), e as fontes não-renováveis, como petróleo, gás natural, carvão etc.

A Terra é fonte da energia geotérmica, proveniente do seu interior, e que se manifesta na convecção de material sólido, líquido ou gasoso das erupções vulcânicas e nas fontes de vapor  e água quente (gêiseres) existentes em várias partes do mundo.  O fluxo de energia geotérmica através da superfície da Terra representa apenas 0,002% da energia total disponível nesta superfície.

O efeito gravitacional da Lua e do Sol sobre as águas dos oceanos produz o efeito das marés.  A energia das marés, utilizada na geração de energia elétrica, corresponde a 0,02% da energia total disponível.
 

A energia nuclear tem origem nos núcleos dos átomos que, ao se desintegraram, libertam grande quantidade de energia.

À nossa razão, o Sol é apenas um objeto astronômico classificado como estrela, mas não muito grande se comparado com outros objetos da mesma categoria.  Em torno dele giram a Terra e todos os demais planetas do sistema solar. Encontra-se a uma distância média da Terra de 149 milhões de quilômetros, é formados por gases quentes que chegam a atingir uma temperatura de 20 milhões de graus Celsius, no seu interior, e 6 mil graus Celsius  na sua superfície externa.   Tem um volume 1,3 milhão de vezes maior que o do nosso planeta e uma massa 337 mil vezes maior.

Mas, à nossa sensibilidade, o Sol é fonte de beleza e protagonista de espetáculos deslumbrantes.

Ele nos inspira nas artes e na religião.  É parceiro no trabalho e nos momentos de entretenimento.  Em parte, somos o que somos pela sua ação e presença.  Para nós, o sol é vida.

A energia solar é irradiada em todas as direções, propagando-se como ondas eletromagnéticas.  A cada segundo, o Sol emite tanta luz e calor que só a combustão de bilhões de toneladas de carvão para produzir o mesmo efeito.

Em termos numéricos, o Sol irradia 3,5 x 1027 Joules de energia por segundo (Watts).  Essa energia é suficiente para atender ao consumo energético mundial por 10 milhões de anos.

A energia irradiada pelo Sol leva oito minutos para chegar à Terra.  Por duas razões, a energia que chega aqui é pequena se comparada com toda a energia emitida.  Primeiro, o volume da Terra é 1,3 milhões de vezes menor que o do Sol.  Em segundo lugar, ela está muito distante, há 149 milhões de quilômetros.

Por essas razões, ela recebe apenas 1,7 x 1017 Watts, quantidade de energia que, embora pequeno em relação ao total irradiado pelo Sol, é suficiente para atender ao consumo energético mundial por apenas 4,5 horas.  Essa energia se distribui do seguinte modo:

 a) 30%  é refletida, principalmente pelas nuvens e pelos oceanos.  Essa energia refletida seria suficiente para atender à demanda energética mundial por 1h e 20 minutos.

b) 70% é absorvida pela Terra  e participa dos ciclos do ar, do carbono e outros processos importantes. Essa energia absorvida é utilizada nos seguintes processos:

29% aquece o solo; 18% é utilizado para aquecer o ar, produzindo ventos, ondas e correntes marítimas;  23% evapora a água;  apenas 0,02% são transformados na fotossíntese.

O aquecimento da superfície da Terra não é uniforme. A quantidade de energia que atinge o nosso planeta varia com a hora do dia e depende da época do ano.

Vários outros fatores respondem também pelo aquecimento diferenciado da superfície da Terra.  Um deles se deve à sua forma aproximadamente esférica.  Isso faz com que os raios solares só atinjam perpendicularmente as regiões próximas ao Equador. Nas demais regiões, a incidência é oblíqua.  Devido a esse fato, o fluxo de energia sobre a superfície é tanto menor quando mais próxima a região estiver dos Polos.

O fluxo de energia varia de uma região para outra porque quantidades iguais de energia solar se distribuem sobre superfícies maiores perto dos Polos e sobre superfícies menores perto do Equador.

Essa distribuição não uniforme da energia solar pelo planeta produz diferenças de temperaturas de uma região para outra.  Isso possibilita que a energia seja redistribuída por meio dos ventos e das correntes marítimas. 

A redistribuição da energia se faz também por um outro processo que combina a ação dos oceanos e da atmosfera.  Os trópicos são esfriados pela evaporação da água e as correntes da atmosfera (os ventos) carregam muito desse vapor d'água para regiões mais frias, de maior latitude, onde a condensação desse vapor, ao formar nuvens e chuva, libera energia, aquecendo o ambiente.

A indagação a respeito da origem da energia do Sol é antiga.  O filósofo grego Anaxágoras, há 2.500 anos, pensava que o sol era uma rocha incandescente do tamanho da Grécia. Hoje sabemos que o sol é 1 milhão de vezes maior que a Terra e, mesmo assim, desapareceria em pouco mais de duzentos anos se a sua energia tivesse como origem uma reação química de combustão.  Sabemos, no entanto, que a idade do sol é de aproximadamente 5 bilhões de anos, o que afasta qualquer hipótese que tenha a reação química de combustão como explicação para a origem da energia solar porque nenhum combustível duraria tanto tempo.

Mais recentemente, em 1848, o físico alemão  Julius Robert von Mayer, apresentou a hipótese pela qual a energia do sol resultaria do impacto de asteroides e meteoritos que caiam em sua superfície.  Para ele, o aquecimento causado pelos choques contínuos compensaria as perdas de energia por irradiação. 

Estas e todas as outras hipóteses fracassaram.  Só com a descoberta pelos físicos, no séc. XX, das reações nucleares, que são muito mais energéticas que as reações químicas, tornou-se possível elaborar uma explicação satisfatória para a origem da energia das estrelas e, em especial,  da do Sol.

Nas reações nucleares de FISSÃO os elementos químicos se alteram porque há quebra dos núcleos atômicos.(do urânio se obtém plutônio, por exemplo), ao contrário  do que ocorre nas reações químicas onde somente os elétrons tomam parte.

Esses processos de fissão nuclear são usados em reatores nucleares.  Mas as bombas atômicas também estão baseadas nessas mesmas reações nucleares.

Do mesmo modo como os núcleos atômicos podem se partir (fissão), eles também podem se juntar, produzindo o que chamamos de FUSÃO nuclear.  Assim, dois núcleos leves podem se fundir e constituir um núcleo mais pesado.

No caso do Sol, quatro núcleos de hidrogênio se fundem, dois a dois, para produzir dois núcleos de deutério, que é um tipo de hidrogênio pesado.  Em seguida, esses dois núcleos de deutério se fundem, formando o núcleo do elemento químico hélio.

O Sol é constituído por, aproximadamente, 73% de hidrogênio e 23% de hélio.

Essa reação produz uma quantidade enorme de energia:  a cada segundo, 4.7 milhões de toneladas da massa do Sol se transformam em energia. Isso acontece porque a massa do hélio é menor que a massa dos quatro núcleos de hidrogênio que o constituíram por fusão nuclear.  Mas essa reação só pode ocorrer quando a temperatura atingir cerca de 1 milhão de graus Celsius. E no interior de uma estrela, como o sol, a temperatura existente possibilita a ocorrência de fusões nucleares. 

É a energia produzida nessas reações que nos permite ver o sol, as estrelas e galáxias brilhando por todo o universo.

O que aconteceria se a Terra fosse um lugar completamente seco? Se a Terra fosse um lugar seco, formado unicamente por rochas, sem oceanos e sem atmosfera, uma parte muito maior da energia que é recebida do sol seria refletida e a outra parte seria irradiada pelo chão seco durante a noite.

A paisagem e as condições ambientais mudariam completamente.  Os dias seriam muito mais quentes e as noites mais frias;  a diferença de temperatura entre as regiões polares e as regiões mais próximas ao Equador seria muito maior.

No entanto, a Terra é circundada por uma atmosfera gasosa e coberta por enorme quantidade de água líquida. Cerca de 70% da superfície terrestre é coberta por água. A maior parte está presente nos oceanos, nos rios e lagos, nas geleiras e no subsolo.  Mas, uma parte importante está presente também no ar. 

Para que água esteja presente no ar, ela precisa se transformar em vapor.  E isso não é tão fácil de se fazer.  A evaporação da água requer o uso de muita energia.  E essa energia utilizada para evaporar a água é deslocada para outras regiões do planeta através das correntes marítimas e atmosféricas.

Para se ter uma ideia mais concreta do que está sendo dito, a Usina de Itaipu, a maior hidrelétrica do mundo, teria que gerar energia continuamente, durante 10 bilhões de anos, para evaporar toda a água dos oceanos.  E é bom lembrar que 10 bilhões é a idade estimada do universo.

É bom lembrar que 23% da energia do Sol que a Terra absorve é utilizada para evaporar água.  Se fosse um outro líquido, a quantidade de energia para evaporar a mesma massa de líquido seria muito menor. 

Os trópicos são esfriados pela evaporação da água e as correntes na atmosfera carregam muito desse vapor para regiões mais frias, de maior latitude, onde a condensação do vapor, para a formação de nuvens e de chuva, libera energia.

Por esse processo, 17% da energia solar recebida nos trópicos é transportada através do vapor de água para regiões mais frias da terra. Essas regiões de maior latitude recebem, portanto, mais energia do que é fornecido pelo sol diretamente.

Elas se tornam mais úmidas pela grande quantidade de vapor de água que aí se condensa, mas, em compensação, se tornam também mais quentes do que seriam se não ocorresse esse processo.

As correntes marítimas também participam do processo de redistribuição da energia em nosso planeta.

A evaporação da água, as correntes atmosféricas e as correntes marítimas constituem três elementos fundamentais no processo de redistribuição da energia solar pela Terra.

A ação desses três fatores combinados tornam possível a existência, na Terra, de condições ambientais especiais, bem distintas das existentes em outros astros.

Existem muitas fontes de energia na natureza, mas as únicas que os seres vivos conseguem usar internamente são as fontes de energia química e de energia luminosa. Apenas 0,02% da energia do Sol que atinge a superfície da Terra é incorporada à matéria viva, convertida em energia química de compostos orgânicos pelo processo da fotossíntese.

É essa pequena fração que origina praticamente toda a energia química disponível para sustentar a vida na Terra, direta ou indiretamente.

Só realizam fotossíntese os organismos clorofilados, as plantas, as algas e alguns tipos de bactérias. No processo da fotossíntese, o gás carbônico e a água são matéria prima para a síntese de glicose e o oxigênio é um subproduto liberado. A luz do Sol é transformada na energia química presente na glicose, com a participação indispensável da clorofila.

A clorofila é um tipo de molécula singular na natureza por que é o único que permite que essa transformação ocorra na natureza.

A clorofila é um tipo de molécula singular na natureza por que é o único que permite que essa transformação ocorra. Dentro de uma célula, as moléculas de clorofila ficam organizadas no interior de orgânulos chamados cloroplastos. Esta imagem é de células vivas da folha de uma planta aquática, a Elodea, ampliada 400 vezes em um microscópio ótico, os cloroplastos podem ser vistos em movimento, sem o uso de corantes.

O impacto global da fotossíntese é enorme. Depois do ciclo de evaporação-condensação da água, a fotossíntese é o processo de transformação de energia e transporte de materiais mais intenso que ocorre no planeta. A transformação da energia luminosa em energia química pela fotossíntese resulta na produção anual de centenas de bilhões de toneladas de matéria orgânica por ano,  na retirada de enormes quantidades de gás carbônico e na liberação de enormes quantidades de oxigênio na atmosfera.

A fotossíntese consumiria todo o gás carbônico em três meses, se não existissem outros processos liberando esse gás para a atmosfera.

A fotossíntese é um dos processos que regula a composição da atmosfera e sustenta a vida na Terra  porque é o processo de produção de alimento de que dependem os seres vivos.

 60% da fotossíntese é realizada pela cobertura vegetal terrestre e 40% por microrganismos que flutuam em águas marinhas pouco profundas. Uma parte importante do oxigênio da atmosfera é renovado por microrganismos marinhos capazes de fotossintetizar, ou fitoplâncton, que são mais abundantes em uma estreita faixa costeira de águas rasas.

Em apenas alguns dias, a ocorrência de fitoplâncton marinho pode variar muito em uma extensa região costeira do oceano, por causa de correntes marinhas de águas mais frias que emergem de regiões profundas fertilizando as águas mais rasas e mais iluminadas com sais minerais.

Em um ecossistema, a energia flui do Sol para os produtores de alimento e destes para os consumidores e decompositores. Todos os organismos perdem energia para o ambiente na forma de calor. O aproveitamento de energia quando um organismo ingere outro é de aproximadamente 10%.

Os organismos fotossintetintes são produtores de alimento de diferentes tipos de consumidores e também dos detritívoros e decompositores da matéria orgânica.

A teia da vida é o conjunto de relações que se estabelecem entre populações de diferentes espécies de uma comunidade de seres vivos, com base no seu modo de obter alimento.

A fonte interna de energia de qualquer ser vivo é a energia química dos compostos orgânicos que constituem seu alimento. Todos os processos fisiológicos dependem da energia que é obtida pela alimentação.  O Sol é a mais importante fonte de energia para a produção de alimentos.

Costumamos chamar de alimento qualquer coisa palatável que ingerimos. Mas, em Biologia, alimento tem um significado específico: é o composto químico orgânico, em geral a glicose, de onde o ser vivo obtém a energia que sustenta seu metabolismo.

A obtenção de glicose por um organismo pode se dar de modos variados. Mas, no interior de cada uma de suas células, obter energia significa respirar, ou seja, transformar a glicose em outros compostos por meio de reações químicas. Esse processo envolve cerca de 50 reações químicas e produz, ao final, gás carbônico e água, liberando a energia necessária às funções vitais.

Do mesmo modo que qualquer ser vivo, o ser humano necessita energia para “consumo interno” e o modo de obtê-la é a respiração celular. A glicose chega até o líquido que banha cada uma de nossas células, o chamado “meio interno”, levada pelo sangue. Para chegar ao sangue, a glicose deve ser assimilada nos intestinos como um produto da digestão da comida e bebida que ingerimos. Em nosso cotidiano, não convém restringir a idéia de alimento à “fonte de energia” porque precisamos obter, pela ingestão de comida e bebida, além da energia, todos os materiais necessários a uma boa nutrição. Essa necessidade varia com a idade, tamanho, sexo, tipo de atividade exercida e condições ambientais em que a pessoa vive e precisa ser suprida por meio de uma dieta adequada.

A glicose pode ser obtida a partir de algumas substâncias químicas, encontradas em diversos tipos de alimentos:

1. Carboidratos – pães, massas, farinhas, biscoitos

2. Açúcares – açúcar, cana, beterraba, frutas

Num planeta, com 6 bilhões de habitantes, assegurar alimentação adequada para todos têm mostrado ser um desafio difícil de ser vencido. Apesar dos progressos na ciência e na tecnologia de produção de alimentos, a percentagem de pessoas famintas e mal nutridas vem aumentado principalmente na África, na América Latina e em parte da população asiática.

O crescimento na produção mundial de alimentos está sendo desacelerado pela degradação do ambiente.  E isto está relacionado à escassez de terras produtivas e água para irrigação, por uma resposta decrescente ao uso de fertilizantes químicos adicionais, além da dependência cada vez maior da agricultura em relação ao uso de combustíveis fósseis.

A agricultura é uma atividade humana fundamental e se destina à produção de alimentos indispensáveis à nossa sobrevivência. Mas,  para desenvolver todos os processos necessários à produção, processamento, conservação, transporte e embalagens dos alimentos, consome-se muita energia. Os processos agrícolas gastam 13% de toda a energia consumida no planeta.

Além disso, é preciso ter presente que, mesmo nos processos agrícolas mais eficientes do ponto de vista energético, são necessárias 10 unidades de energia obtida do petróleo para produzir 1 unidade de energia vinda dos alimentos.

Se pensamos na quantidade de formas diferentes de energia que conhecemos e nas muitas possibilidades de transformação de uma forma para outra, ficamos com a impressão que estamos lidando com algo muito complicado.

Mas, examinando mais cuidadosamente as várias formas de energia, podemos notar que, embora possam ter nomes diferentes,  uma parte delas possui algo em comum:  estão associadas ao movimento.  Ou seja, existe energia presente porque existe movimento.

Por exemplo, quando andamos ou corremos possuímos energia pelo simples fato de estarmos andando ou correndo.  O mesmo acontece com uma flecha que foi lançada contra o alvo, com uma pedra atirada em qualquer direção, com as ondas do mar, com a Lua movendo-se torno da Terra, com o vento que sopra, com as cargas elétricas movendo-se dentro de um fio condutor, com um ventilador girando, com as águas de um rio ou com a chuva que cai das nuvens...

Não importa se o que está se movimentando é um objeto grande (macroscópico) ou pequeno (microscópico): se está em movimento, possui energia cinética.

Se o objeto está se deslocando de um lugar para outro, possui energia cinética de translação.  É o caso de um carro movendo-se ao longo da rua, de um avião viajando de uma localidade para outra etc.  Quanto maior a sua velocidade e quanto maior a sua massa, maior a sua energia cinética.

Mas, se o objeto está girando ou oscilando, como as pás de um ventilador ou um peso preso a uma mola, ele também possui energia cinética.  No caso do ventilador, dizemos que as pás possuem energia cinética de rotação.  E no caso do peso oscilando, o que podemos dizer sobre a sua energia cinética?

ENERGIA CINÉTICA = 1/2 m.v2, em que m = massa do objeto e v representa a sua velocidade de translação.

Nem todas as formas de energia estão associadas ao movimento, isto é, nem todas formas de energia se reduzem à energia cinética.  Algumas delas chamamos de energia potencial.

Por exemplo, a energia química dos alimentos, dos combustíveis, ou energia da água represada numa hidrelétrica, de uma pedra no alto de uma montanha, de um livro sobre a mesa ou da flecha num arco retesado são exemplos de energia potencial.

Em todos esses casos, a energia é potencial porque está associada ao "modo de ser" ou ao "modo de estar" dos objetos ou sistemas envolvidos. A energia potencial depende do modo como as diversas partes do objeto ou do sistema atuam umas sobre as outras.

Por exemplo, o sistema Terra-Lua possui energia potencial gravitacional pelo fato de um corpo exercer força de atração gravitacional sobre o outro, na posição relativa em que se encontram; do mesmo modo, dizemos que uma pedra, que também é atraída pela Terra, possui uma energia potencial gravitacional que é tanto maior quanto maior for a sua massa e a sua altura em relação ao solo.

Equação da energia potencial gravitacional:  Ep = mgh

Quando esticamos ou comprimimos uma mola, ela assume uma configuração diferente, dependendo da força que fazemos sobre ela.  Isto é, a mola fica mais ou menos esticada ou mais ou menos comprimida.  Dizemos que  ela possui energia potencial elástica para cada configuração (ou formato) que assumir.

O que chamamos de energia química, energia de combustão ou energia dos alimentos resultam ser energia potencial.  Neste caso, a energia é potencial porque depende do modo como os átomos ou moléculas atuam umas sobre as outras e do modo com estão organizadas. 

Isto quer dizer que o petróleo, o carvão, o álcool, o açúcar, a manteiga, a batata ou qualquer outro material possuem energia devido ao seu "modo de ser", isto é, ao modo como suas partículas estão interagindo e ao modo como estão organizadas.

No caso dos alimentos, os rótulos dos produtos costumam informar a quantidade de "calorias" que eles possuem, isto é, o seu conteúdo energético.  Na tabela ao lado, que apresenta alguns valores típicos para a energia liberada por quilograma de alimento, podemos verificar que a manteiga libera mais energia que o açúcar (quase o dobro) e, este, sete vezes mais energia que a batata.

A energia radiante é uma das formas mais comuns de energia. A energia solar que incide sobre a Terra é energia radiante.

Uma parte dessa energia é percebida como luz.  Essa luz que recebemos do Sol nos parece branca mas, de fato, ela é constituída de várias cores. Fazendo-a passar por um prisma, ela pode ser decomposta nas suas cores constituintes.

As cores são diferentes porque as frequências são diferentes. Maior frequência de uma onda representa maior número de vibrações por segundo. No caso da luz, a frequência aumenta quando passamos do vermelho (menor frequência) para o violeta (maior frequência).

A energia da onda luminosa está concentrada em pequenos "pacotes" que chamamos de fótons.  A quantidade de energia de um fóton é tanto maior quanto maior for a frequência da luz emitida. 

A luz visível é uma pequena parte da radiação emitida pelo sol.  A radiação infravermelha, as microondas, as ondas de TV e de rádio, de um lado, e a radiação ultravioleta e os raios X, por outro, são todos da mesma natureza, mas invisíveis aos nossos olhos. 

Esse conjunto forma o que chamamos de espectro eletromagnético.  As diversas partes do espectro diferem, como no caso da luz visível,  apenas quanto à frequência e, portanto, quanto à energia de cada fóton.

Em cada situação que analisarmos, é possível calcular a quantidade de energia que um objeto ou sistema transfere para outro. O cálculo da energia transferida, seja por trabalho ou por calor, dependerá de fatores diversos. Dependendo de cada situação, utilizamos regras específicas para esse cálculo.

Por exemplo, o trabalho realizado por um guindaste ao elevar uma carga depende da altura que ela atingir. Quanto mais alto, maior o  trabalho realizado.  E maior será a energia transferida pelo guindaste à carga, que a armazenará na forma de energia potencial gravitacional.

Como podemos medir a quantidade de energia envolvida nesse caso?  Uma maneira é medindo a quantidade de combustível utilizado pelo guindaste para elevar o peso.  Quanto mais alto, maior a quantidade de combustível utilizado.  Além disso, quanto maior o peso, maior será também a quantidade de combustível necessário para suspendê-lo.

Portanto, a quantidade de combustível que o guindaste irá utilizar depende de dois fatores: do peso da carga que o guindaste irá suspender e da altura a que a carga irá atingir.

Como podemos calcular o trabalho realizado pela força exercida pelo guindaste?

A energia que se pode obter de um combustível depende da quantidade de combustível utilizada.  Um motor que, ao ser ligado, funciona de modo a suspender um peso P, irá consumir uma certa quantidade de combustível. Para elevar um peso 2P (duas vezes maior) terá que consumir duas vezes mais combustível; para levantar um peso 3P (três vezes maior), irá consumir uma quantidade de combustível três vezes maior, e assim por diante.

Do mesmo modo, pode-se verificar que o consumo de combustível está relacionado com a altura h a que o peso é elevado: ao dobrar a altura (2h), será gasto o dobro da energia; ao triplicar a altura (3h), triplicará o consumo de combustível…

Por isso mesmo, usa-se medir a energia que é transferida ao peso multiplicando-se o valor do peso levantado pela altura alcançada.  A esse produto do peso pela altura dá-se o nome  de trabalho, isto é:

Trabalho = Peso da carga  x  altura,  ou seja,  T = P x h

A mesma quantidade de combustível consumida pelo guindaste pode ser utilizada para aquecer uma panela de água.

 Neste caso, a energia química do combustível não será utilizada para elevar um peso, mas para aumentar a temperatura da água.  Ela se transformará não em energia potencial gravitacional, mas em energia térmica.  E será transferida não por realização de trabalho, mas como calor, por diferença de temperatura.

De todo modo, poderemos estar certos de que a quantidade de energia utilizada pelo guindaste é igual à utilizada para aquecer a água.

Sabemos que, quanto mais tempo uma panela com água ficar sobre uma chama, mais alta ficará a sua temperatura.  A água se aquecerá até começar a ferver.

Isto sugere um modo de determinar a quantidade de energia que a água recebe da chama na forma de calor: medindo a variação de temperatura da água.  Quanto maior a sua variação de temperatura, maior a quantidade de energia que ela terá recebido da chama.

Mas, só a variação da temperatura não é suficiente para determinar a quantidade de calor que ela recebe.  É preciso levar em conta a quantidade de água existente na panela.  Sabemos que quanto mais água, mais demorará para fazê-la ferver.

Assim, se a massa de água aumenta, aumenta a quantidade de calor que deve ser fornecida pela chama para fazê-la ferver.

A água, por sinal, é um dos materiais mais difíceis de aquecer.   Quando a luz solar incide sobre a Terra, a sua superfície não se aquece por igual.  As pedras, a areia e os metais, por exemplo, ficam muito quentes rapidamente.  Mas as poças d'água permanecem mais frescas, durante mais tempo.  Só mais tarde, depois que tiverem absorvido muita energia da radiação solar, elas vão ficar aquecidas.

Dizemos que isso acontece porque a água possui um calor específico maior que o da maioria dos outros materiais.  O calor específico de um material nos informa a quantidade de energia que deve ser fornecida a 1grama desse material para que a sua temperatura varie de 1grau Celsius.

A água, por exemplo, precisa de 1 caloria para que a temperatura de 1grama de água sofra um acréscimo de 1o Celsius.

Assim, a determinação da quantidade de calor fornecido pela chama depende de três fatores: a massa da água, o seu calor específico e a variação de temperatura que sofrerá.  Ou seja:

Como calcular, então, a quantidade de calor fornecido pela chama à água?

Q = m x c x (tf - ti)

Quando energia é transferida de um objeto ou sistema  para outro, seja como trabalho, seja como calor, a quantidade de energia que o um deles perde é igual à quantidade de energia que o outro recebe. 

Isto significa que a energia não pode ser criada nem destruída: a energia é algo que se conserva.  A energia pode ser transformada de uma forma para outra,  pode ser transferida de um lugar ou de um objeto para outro, mas não pode ser destruída nem criada.

Ou seja, se o objeto A perdeu energia, ela, necessariamente, deve ter passado para outro sistema ou objeto.  Não pode simplesmente desaparecer.  Do mesmo modo, se um objeto B recebe energia, ela, necessariamente, veio de algum outro sistema ou objeto.  Não pode ter surgido do nada.

Por exemplo, duas crianças de pesos iguais estão brincando numa gangorra.  Quando uma delas sobe uma altura h, a outra desce o equivalente à mesma altura h.  A que está subindo, ganha energia potencial gravitacional porque fica a uma altura cada vez maior; a que está descendo, perde energia potencial gravitacional, porque está a uma altura cada vez mais baixa.  Mas a energia potencial que uma delas vai ganhando é igual à energia potencial que a outra vai perdendo.

Agora, suponha que na gangorra estejam uma criança e um adulto três vezes mais pesado.  Para que a gangorra fique em equilíbrio, é preciso que a barra esteja apoiada num ponto três vezes mais perto do adulto que da criança.

Neste caso,  enquanto o adulto desce uma altura h, a criança sobe uma altura três vezes maior, 3h.  Será que a criança não ganhou mais energia que a que foi perdida pelo adulto?

Não, porque o adulto desce uma altura menor (h), mas faz uma força maior (3p); a criança sobe uma altura maior (3h), mas faz uma força menor (p).  A gangorra funciona como um sistema de compensação, o que faz com que a energia fique constante, isto é, o que o adulto perde é igual ao que a criança ganha.

O trabalho que o homem realiza é T = 3pxh;  o trabalho realizado sobre a criança é t = px3h.  Como se vê, T = t, isto é, a energia que o adulto perde realizando trabalho, ao descer, é igual à energia que a criança ganha ao se empurrada para cima.

Veja que a energia se conserva, embora as forças feitas nas extremidades da barra sejam diferentes.  Para compensar a diferenças nas forças, as alturas devem ser diferentes, pois a quantidade de energia que uma pessoa perde deve ser igual à que a outra ganha.

Podemos usar uma roldana para levantar uma carga pesada.  Ao puxar uma extremidade da corda, a carga sobe uma altura equivalente.  A força que temos que fazer, para baixo, é igual ao peso da carga.  A roldana serve apenas para mudar o sentido da força que fazemos.

O trabalho que realizamos ao puxar a corda é : T = F x h.  Essa energia que perdemos é fornecida à carga e fica armazenada como energia potencial gravitacional.  Logo,  energia potencial da carga é: E = T = F x h.  Como a força F  é igual ao peso P da carga, podemos escrever:  E = T = P x h.

Podemos suspender uma carga de uma outra maneira: arrastando-a sobre um plano inclinado. 

O trabalho para colocá-la sobre a carroceria de um caminhão é igual à força que fazemos vezes a altura, isto é.  T = P x h.  Essa energia será fornecida à carga, que a armazenará sob a forma de energia potencial gravitacional.

Se utilizarmos o plano inclinado, o trabalho será o mesmo.  Só que faremos menor força para arrastar que para suspender verticalmente.  Mas, em compensação, arrastaremos por uma distância maior.  O trabalho F x l é igual ao trabalho P x h.

As máquinas simples (roldanas, planos inclinados, alavancas etc) são dispositivos que nos permitem realizar um mesmo trabalho fazendo força menor.  Mas, para compensar, essa força menor atua ao longo de uma distância maior.  Desse modo, ao final, despendemos a mesma quantidade de energia.

Com isso, máquinas simples não são dispositivos para economizar, diminuir ou para criar energia.  A energia se conserva.  O ganho está na força, que pode ser ampliada ou diminuída por elas.

Um garoto, no alto de uma rampa de skate, possui energia potencial gravitacional.  Essa energia será tanto maior quanto maior for o seu peso e quanto maior for a altura da rampa.

Ao escorregar pela rampa, a sua energia potencial gravitacional vai diminuindo e a sua velocidade vai aumentando.  No ponto mais baixo da rampa a sua energia potencial terá atingido o valor mínimo, mas a sua velocidade terá valor máximo.  Isto é, numa situação idealizada, em que não há perdas por atrito, podemos dizer que toda a energia potencial se transformou em energia cinética.

Como a energia se conserva, podemos afirmar que a energia cinética no ponto mais baixo é igual à energia potencial gravitacional no ponto mais alto.

O mesmo se pode dizer de um pêndulo simples.  Quando uma esfera, presa a um barbante, é colocada a oscilar no plano vertical, a sua energia cinética se transforma em potencial e esta em cinética, sucessivamente.  Quando a energia cinética possui valor máximo, a potencial gravitacional possui valor mínimo, e vice-versa.

Esse pêndulo deveria oscilar indefinidamente, pois a energia se conserva.  No entanto, o que observamos é que, depois de algum tempo, ele para de oscilar.   Para onde foi a sua energia? 

Aparentemente a energia "desapareceu" e, se isso realmente aconteceu, seria um grande problema, pois indicaria que o princípio da conservação da energia não é válido.

Neste caso, o que aconteceu foi que a energia cinética que a esfera possuía foi transformada em energia térmica.  Enquanto a esfera se movimenta, forças de fricção, que existem devido à resistência do ar, atuam sobre ela no sentido contrário ao do seu movimento.  Ao final de algum tempo, a esfera acaba parando.

Nesse processo, o trabalho realizado pelas forças de resistência acaba se transformando em energia térmica.

Uma outra propriedade importante da energia é que ela pode ser transferida de um corpo para outro ou de um lugar para outro do espaço

Há dois modos de transferir energia de um corpo para outro ou de um sistema para outro:  por diferença de temperatura ou por realização de trabalho.

Chamamos de calor à energia que é transferida, por diferença de temperatura, do corpo mais quente para o corpo mais frio.  Todo corpo que não esteja isolado termicamente pode trocar calor com a sua vizinhança (ou ambiente).  Trocar calor significa receber ou fornecer calor, dependendo das temperaturas do corpo e da vizinhança.

Por exemplo, a chama do fogão aquece a panela com água colocada sobre ela porque ocorre transferência de energia da chama para a água, devido à diferença de temperatura.  O calor recebido pela água é, em parte, utilizado por ela para aumentar a agitação (movimento caótico) das suas moléculas, o que resulta em aumento de temperatura.

Quanto maior o tempo que essa panela ficar sobre a chama, maior será a quantidade de calor fornecido à água, maior será a agitação das moléculas e maior será a temperatura final.  

 Portanto, podemos avaliar a quantidade de calor que a água (ou qualquer outro corpo) recebe medindo a sua variação de temperatura: quanto maior a variação de temperatura do corpo, maior a quantidade de calor que ele terá recebido (se a temperatura aumentou) ou perdido (se a temperatura diminuiu).

Nesse processo de transferência de energia, aparentemente apenas a água se modifica, porque a sua temperatura aumenta.  Mas, houve mudanças também no sistema elétrico porque, para manter o aquecedor ligado, foi necessário utilizar energia elétrica da rede. 

Mas, a energia pode também ser transferida para um outro objeto quando exercemos força sobre ele e, em consequência, produzimos movimento. Neste caso, dizemos que estamos transferindo energia através da realização de trabalho se o movimento resultante não é perpendicular à direção da força.

Por exemplo, realizamos trabalho ao apanhar um livro no chão e colocá-lo sobre a mesa ou na estante. Em ambos os casos, temos que fazer força para deslocá-lo do chão até a sua nova posição. Ao realizar esse trabalho transferimos um pouco da nossa própria energia para o livro.  Perdemos um pouco da energia que extraímos dos alimentos que ingerimos (energia química); o livro ganha energia potencial gravitacional  porque fica numa posição mais alta que antes.

Quando esticamos uma mola, também realizamos trabalho.  Ao fazer isso, transferimos um pouca da nossa energia para a mola, que fica mais esticada que estava antes.  Perdemos energia química (dos alimentos) e a mola ganha energia potencial elástica.

Uma bola de sinuca, ao colidir frontalmente com uma outra, inicialmente em repouso, também realiza trabalho. Durante a colisão, ela exerce força sobre a outra que estava inicialmente parada e, em consequência, a coloca em movimento. Neste caso, energia cinética da primeira bola foi transferida para a segunda.

Um guindaste, ao suspender uma carga a uma certa altura do chão, realiza trabalho porque precisa aplicar uma força sobre ela para deslocá-la até à altura desejada.  A energia que ele transfere para a carga é obtida do combustível que utiliza; a energia que a carga recebe é armazenada na forma de energia potencial gravitacional.

Não é difícil perceber que, quanto mais alto elevarmos a carga e quanto maior for a sua massa, mais combustível será consumido pelo guindaste e mais energia será transferida a ela.  Portanto, a quantidade de energia transferida para a carga, na forma de trabalho, pode ser avaliada  pela quantidade de combustível utilizado.

Numa mesma situação, energia pode estar sendo transferida de um objeto para outro de dois modos, simultaneamente: devido à diferença de temperatura e através da realização de trabalho.

Por exemplo, o gás dentro de uma seringa pode estar recebendo calor de um aquecedor, devido à diferença de temperatura.  Devido a isso, o gás sofre uma expansão e realiza trabalho sobre o êmbolo, empurrando-o.  Neste caso, todo o calor recebido pelo gás foi convertido por ele em trabalho.  Por isso, o calor recebido é igual ao trabalho realizado e, em consequência, a temperatura fica constante. 

Se a temperatura aumentasse, isso indicaria que nem todo calor teria sido transformado em trabalho. Neste caso, uma parte da energia recebida pelo gás ficaria armazenada como energia interna.

A quantidade de energia utilizada numa dada situação pode ser relacionada com o preço que se paga por ela. O preço que pagamos pela energia que consumimos depende do custo do processo de produção e de distribuição.  No caso de combustíveis, o seu teor energético também tem influência sobre o preço que pagamos.

No caso da energia elétrica que utilizamos em nossas casas, sabemos, ao final de cada mês, se gastamos mais ou menos energia pelo valor da conta que temos que pagar.  E esse valor é calculado tendo como base o consumo medido pelo relógio de eletricidade que existe em todas as casas.

O custo de produção da energia elétrica inclui  as despesas de construção da usina hidrelétrica e sua manutenção. A distribuição inclui a construção e manutenção da rede que percorre, às vezes, milhares de quilômetros para chegar até sua casa.

Com a gasolina, o óleo diesel, o querosene e outros derivados do petróleo acontece o mesmo.  Quanto mais usamos, maior o preço que acabamos por pagar ao final de cada mês. O custo de produção inclui a extração do petróleo, o seu transporte até uma refinaria, o refinamento para obtenção dos vários derivados e o seu transporte até os postos de revenda. 

No Brasil, há muito tempo o álcool vem sendo usado como combustível para automóveis. Metanol e etanol são dois álcoois muito utilizados como fonte de energia.  O primeiro provêm da destilação da madeira e, o segundo, aqui no Brasil, da cana de açúcar, por fermentação do melaço.

Possuem maior teor energético o gás liquefeito de petróleo, a gasolina, o querosene, o óleo diesel, a lenha, o etanol e o metanol, nessa ordem.

Você já deve ter visto filmes mostrando naves espaciais em chamas ao entrar na nossa atmosfera.  Ou, então, alguma estrela cadente, que não é nada mais que meteoritos que se desintegram, ao entrarem na nossa atmosfera, devido à alta temperatura que atingem.

Qual a razão desses fatos?  Por que as naves espaciais, os meteoros ou qualquer outro objeto fica aquecido ao entrar na atmosfera?

Nesses casos, o que está ocorrendo é que a energia potencial gravitacional desses objetos está se transformando em energia cinética e, esta, em calor devido ao aumento da temperatura dos corpos em queda.  E isso acontece devido às forças de resistência da atmosfera que atuam sobre eles.

Pela mesma razão, se esfregarmos um dedo na palma da mão sentiremos que ela se aquece.  Agora, parte da energia cinética do seu dedo se transforma em energia térmica e aumenta a temperatura da palma da mão.

Sempre que existirem forças resistivas, a energia mecânica (cinética + potencial) irá se transformar em calor e o movimento cessará.  Dizemos que a energia se degrada em calor, qualquer que seja a sua forma inicial.

Dizemos que a transformação de qualquer forma de energia em calor é um processo de degradação porque, embora a energia total se conserve, uma parte do calor não poderá mais ser utilizado na realização de trabalho.

Por exemplo, nos automóveis, locomotivas e aviões, a energia química dos combustíveis é transformada em calor durante a queima. Mas apenas uma parte desse calor é utilizado para movimentar esses veículos.

Esses veículos não máquinas térmicas.  Máquina térmica é toda máquina que, ao funcionar, retira calor de uma fonte quente, utiliza uma parte desse calor para realizar trabalho e rejeita a parte restante  para uma fonte fria.

No caso desses veículos, a fonte quente é a sua câmara de combustão;  a fonte fria é o próprio ambiente, para onde os gases quentes são expelidos.

O rendimento de uma máquina é a razão entre a quantidade de energia que ela utiliza para realizar trabalho e a quantidade total de energia que ela recebe.  Se toda a energia fornecida fosse convertida em trabalho essa razão seria 1 e, então, diríamos que o rendimento é de 100%. 

Mas, infelizmente, é impossível construir uma máquina térmica que tenha 100% de rendimento.  Teoricamente, o rendimento de uma máquina térmica ideal depende apenas de duas temperaturas: da temperatura de sua fonte quente (Tq)  e da temperatura da fonte fria (Tf), e não de detalhes técnicos quanto ao seu funcionamento. 

Quanto maior a temperatura da fonte quente, maior o rendimento da máquina térmica, ou seja, maior  a quantidade de energia que ela conseguirá transformar em trabalho.  Por outro lado, quanto mais a temperatura da fonte fria se aproxima do zero absoluto, maior será o rendimento.

Para produzir calor é suficiente o combustível, ar e energia de uma pequena faísca para iniciar a combustão. Para produzir trabalho a partir de um combustível necessitamos equipamentos.

Na segunda metade do século XVIII, James Watt aperfeiçoou uma máquina a vapor com rendimento e potência tais que ela tornou-se viável, do ponto de vista econômico, para executar tarefas diversificadas. O uso e difusão amplos dessa máquina não teriam sido possíveis sem o desenvolvimento do alto forno a coque que contribuiu para a produção de um ferro de melhor qualidade e custo mais baixo. A substituição da madeira pelo ferro na fabricação de máquinas e equipamentos significou maior produtividade, na medida em que aumentou a durabilidade desses equipamentos, diminuindo o tempo gasto com constantes reposições.

Com o desenvolvimento da tecnologia, a máquina a vapor foi sendo substituída por motores a explosão e turbinas, de maior rendimento e potência.

A energia total do universo se conserva: esse é um princípio fundamenta da ciência.  Mas, devido à sua degradação em calor e à impossibilidade de converter todo esse calor em trabalho novamente, o uso racional da energia se impõe como uma necessidade.  Esse cuidado é especialmente importante se pensamos que a maior parte da energia que utilizamos para manter o nosso modo de vida é obtida do petróleo e seus derivados, uma fonte não renovável de energia.