Curiosidade é Saber

Ministério de Educação Secretaria de Educação Média e Tecnológica Centro Federal de Educação Tecnológica de Goiás Unidade Descentralizada de Jataí Coordenação da Área de Indústria PROFESSOR:JEFFERSON FRANCO ROCHA

Se a produção de eletricidade no Brasil está em crise não é por falta de opções tecnológicas. Inúmeros meios viáveis de gerar eletricidade têm sido ignorados ou mal-aproveitados. Nesse pacote tecnológico de ponta estão, entre outras, a energia do vento (ou eólica), a solar e a da biomassa, ou seja, a produção de eletricidade pela queima de matéria-prima vegetal como o bagaço de cana ou o óleo de dendê. Nenhum desses recursos representa uma solução mágica e, assim como as fontes de energia tradicionais, também têm suas vantagens e desvantagens (veja o quadro ao lado). Mas poderiam complementar e ampliar a produção de energia no Brasil, onde mais de 90% da eletricidade consumida ainda vem das hidrelétricas. Deu no que deu: a escassez de chuva terminou em tarifaços de surpresa e ameaça de apagões. "Se tivéssemos diversificado nossas fontes energéticas, não estaríamos hoje nessa situação", diz o engenheiro Célio Bermann, do Instituto de Eletrotécnica e Energia da Universidade de São Paulo. Ele cita o exemplo da energia solar, cuja importância é fácil de perceber num país tão ensolarado quanto o Brasil. Bermann ilustra o argumento com um cálculo hipotético. Segundo ele, toda a eletricidade consumida atualmente no país - 330 bilhões de quilowatt/hora (kWh) ao ano - poderia ser gerada por uma única usina solar que ocuparia o espaço hoje tomado pelo lago da hidrelétrica de Itaipu, cuja área é de 1 350 quilômetros quadrados. Isso dá uma idéia do potencial energético brasileiro. Apesar disso, estamos aproveitando do Sol apenas 52 milhões de kWh/ano, 6 000 vezes menos que o consumo total do país. A biomassa é outro recurso crucial por ser extremamente abundante no Brasil. "Somente o bagaço de cana nos daria um potencial de 26 bilhões de kWh/ano", diz Bermann. "Mas estamos gerando, atualmente, apenas dez bilhões". Isso para não falar no biodiesel, óleo combustível extraído de vegetais como o dendê, que também poderia ser queimado para gerar eletricidade. Quanto ao vento, segundo o engenheiro, a tecnologia eólica disponível poderia dar ao Brasil 250 bilhões de kWh/ano, 75% do consumo total do país. Mas ela nos dá efetivamente apenas 150 milhões de kWh/ano - 1 500 vezes menos do que seria possível. Outro recurso mal-aproveitado são as pequenas centrais hidrelétricas, instaladas em rios modestos e riachos para suprir as áreas vizinhas. "Na minha opinião, é uma forma mais racional de produzir eletricidade do que fazer grandes e caras centrais como Itaipu", afirma Bermann. Nossa capacidade de tirar energia dos pequenos rios é da ordem de 85 bilhões de kWh/ano, mas estamos aproveitando somente 7 bilhões de kWh/ano. Esse leque de tecnologias teria deixado o país com muito mais flexibilidade para enfrentar a crise atual. Em ano que não chovesse, como este, poderíamos contar com a energia solar, por exemplo. A falta de opções, em vez disso, tende a aumentar o erro básico do governo, de não ter ampliado a produção de energia para acompanhar o crescimento da economia nos últimos anos. Para compensar o descompasso, as hidrelétricas gastaram a água que deveria ficar armazenada para enfrentar situações como a da seca atual, a pior dos últimos 70 anos. Diante disso, os problemas estão apenas começando: como as chuvas terminaram em março, os reservatórios deveriam estar a plena carga para enfrentar a relativa falta de água dos próximos meses. Como eles estão muito longe disso - um pouco acima da marca crítica, de 10% da capacidade total podemos chegar às vésperas do próximo período de chuvas, em novembro, com saudade dos apagões de junho.

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O político e inventor americano Benjamin Franklin (1706-1790) é tido como o descobridor da eletricidade, mas na verdade os antigos egípcios já a conheciam e até desenhavam peixes elétricos nas tumbas. É provável que tenham levado grandes sustos ao tomar contato com esses animais, capazes de dar descargas de até 450 volts, quatro vezes mais do que sai das nossas tomadas. Os gregos também registraram a força produzida pelo atrito do âmbar (uma resina vegetal) com a pele. Chamaram esse efeito de elektron. Franklin, entretanto, deu um passo decisivo para controlar essa força da natureza. Em 1751, demonstrou que a eletricidade tinha um irmão pavoroso, os raios das tempestades. Além disso, propôs a existência de dois tipos de cargas elétricas, a positiva e a negativa, que se repelem e se atraem. Depois, criou um método para atrair a eletricidade dos raios: adaptou, no alto de um edifício, uma vareta de metal conectada por um fio à terra, por onde a energia seria descarregada. Era o pára-raios.

Animais elétricos Mais ou menos na mesma época, o italiano Alessandro Volta (1745-1827) produziu, pela primeira vez, uma fonte prática de eletricidade, a pilha, feita de metais e ácidos. Com ela, venceu uma grande controvérsia científica com o amigo Luigi Galvani (1737-1798), que acreditava que a energia só poderia ser produzida a partir de elementos biológicos. Galvani realizava experiências cutucando infelizes sapos com hastes de metal. Na época, o debate foi tão intenso que inspirou a escritora Mary Shelley (1797-1851) a dar vida ao personagem Frankenstein por meio de descargas cósmicas dos raios. No século seguinte, em 1831, o inglês Michael Faraday (1791-1867) descobriu a relação entre correntes elétricas e campos magnéticos e inventou o primeiro motor elétrico. Suas teorias ajudaram o americano Thomas Edison (1847-1931) a usar a eletricidade para dar forma a várias de suas 1 093 patentes. A criação mais conhecida de Edison, a lâmpada feita com filamento de carbono incandescente, recebia a corrente elétrica e iluminava por 40 horas. Um luxo. "A descoberta e o uso da eletricidade demoraram séculos, mas nossa vida, hoje, é totalmente influenciada e beneficiada por ela", diz o físico Ernesto Hamburger, diretor do Centro de Difusão Científica da Estação Ciência, em São Paulo.

Inventor e político A eletricidade não era o único tema que empolgava Benjamin Franklin (1706-1790). Além do páraraios, ele inventou centenas de coisas, como o fogão e os óculos bifocais. Também foi um dos primeiros americanos de sucesso no ramo editorial, publicando o Almanaque do Pobre Richard, onde fez cartuns, relatos de experiências científicas e artigos. Como político, foi um dos artífices da unificação dos estados americanos.

A energia domesticada O croata Nikola Tesla (1856-1943) propôs a utilização de motores com corrente elétrica alternada, aquela que corre para a frente e para trás no fio, mudando constantemente de direção. Nesse tipo de transmissão perde-se pouca energia. Dez anos depois, a corrente alternada já era usada para alimentar grandes e pequenos aparelhos, como eletrodomésticos.

Pilha molhada e pilha seca Cobre, zinco, ácidos e papelão molhado foram os materiais utilizados pelo físico italiano Alessandro Volta (1745-1827) para criar a primeira pilha, em 1800. Em sua homenagem foi dado o nome volt à unidade de potencial elétrico. A primeira pilha seca surgiu em 1867, quando o engenheiro francês Georges Leclanché acrescentou farinha e gesso à mistura.

A mágica do dínamo Após descobrir a relação entre correntes elétricas e campos magnéticos, fundamental para construir o primeiro motor elétrico, foi fácil para Michael Faraday (1791-1867) inventar o inverso do motor, o dínamo, que converte a força bruta de uma queda-d’água em eletricidade e alimenta cidades. 2

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O monstro do cinema Além de patentear 1 093 inventos, entre os quais a lâmpada elétrica, Thomas Edison (1847-1931) foi um dos precursores do cinema. Inventou o fonógrafo e o kinetoscópio, uma caixa com manivela que permitia ver imagens em seqüência. Em 1910, produziu uma das primeiras versões cinematográficas do livro da escritora inglesa Mary Shelley (1797-1851), Frankenstein. A criação do monstro foi inspirada pelo debate científico do século anterior. Muitos cientistas especularam sobre a possibilidade de a vida depender da energia elétrica.

Teoria da Relatividade Agradeça ao alemão Albert Einstein (1879-1955) toda vez que você escapa de ser esmagado pela porta de aço quando entra atrasado em um elevador. Foi ele quem explicou a propriedade de certos minerais de transformar energia luminosa em corrente elétrica - o efeito fotoelétrico. Depois dessa demonstração, inventou-se a fotocélula, um dispositivo que emite um raio de luz que, interceptado, impede a porta de se fechar enquanto alguém entra. A explicação é tão simples e prática que lhe valeu o Prêmio Nobel de Física em 1921. Einstein, entretanto, ficou famoso como gênio por algo muito mais complicado: a Teoria da Relatividade, concebida em 1905. Justamente por ser uma teoria e lidar com abstrações como o tempo e o espaço, ela não é fácil de ser entendida e muitos cometem enganos ao tentar interpretá-la. Um dos erros comuns é afirmar que, para Einstein, "tudo era relativo". Ele inicia sua investigação postulando que existe uma coisa absoluta: a velocidade da luz, de 300 000 quilômetros por segundo, que seria insuperável. Espaço e tempo, eles, sim, não seriam absolutos e dependeriam da posição e da velocidade de quem está olhando. Dessa forma, se uma pessoa viajar à velocidade da luz, o tempo para ela passará mais devagar e seu próprio tamanho diminuirá. Isso alterou as leis da Física de Isaac Newton (1642-1727), que considerava espaço e tempo como referências fixas, válidas para qualquer observador. "A Teoria da Relatividade é o coroamento da Física clássica, mas ela a alterou. Mudou tudo", explica o físico José Leite Lopes, do Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas.

Feixes de luz Einstein estava preocupado em explicar uma experiência de 1887 do químico Edward Morley (1838-1923) e do físico Albert Michelson (1852-1931), ambos americanos, que lhes rendeu o Prêmio Nobel de 1907. Utilizando um prisma, eles dividiram um feixe de luz em duas partes, uma viajando no mesmo sentido da órbita da Terra e outra na perpendicular. Pela mecânica newtoniana, a velocidade da luz deveria se somar à velocidade de deslocamento da Terra e, portanto, um feixe de luz correria mais rápido que o outro. Mas o resultado, surpreendente, foi que não se detectou diferença. A explicação para isso só veio com a teoria de Einstein, segundo a qual a velocidade da luz é imutável e não pode ser ultrapassada. Assim, se um corpo qualquer é acelerado indefinidamente, ao se aproximar da velocidade da luz ele vira energia, pois não pode ultrapassar a barreira desse limite. Vem daí a famosa equação E=mc2, onde E, energia, é igual à massa, m, multiplicada pela velocidade da luz, c, ao quadrado. Ou seja, massa e energia podem se transformar uma na outra. "Antes não se atinava com isso", diz Leite Lopes. Esse também foi o princípio genial utilizado para a criação da bomba atômica, onde a quebra de um átomo de urânio gera dois átomos menores que, somados, dão, para espanto geral, uma massa menor que o átomo que os gerou. A bomba quebra zilhões de átomos. A diferença de massa entre átomos quebrados e os inteiros vira energia atômica. Com ela, 1 grama de urânio pode gerar a mesma energia que 100 milhões de toneladas de carvão queimado.

Newton questionado O físico inglês Isaac Newton (1642-1727) descobriu as leis da mecânica e da gravitação que Einstein subverteu. Uma experiência de 1887, feita por Edward Morley e Albert Michelson, verificou que a luz tinha a mesma velocidade quando direcionada a lugares diferentes. Segundo Newton, ao se unir com a velocidade de rotação da Terra, um feixe de luz teria que ser mais rápido do que um direcionado a outro sentido. Einstein provou que Newton errara.

Apoio à bomba Einstein escreveu ao presidente americano Franklin Roosevelt (1882-1945) para defender a construção da bomba atômica. Ele temia que Hitler a fizesse antes dos americanos e, com a sua força, expandisse o nazismo para o resto do mundo. A atividade política de Einstein fez com que fosse convidado, em 1952, a ocupar a presidência do recém-criado estado de Israel. Ele recusou. 3

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PERGUNTAS

? POR QUE AS LÂMPADAS COMUNS GASTAM MAIS ENERGIA DO QUE AS FLUORESCENTES? Porque são burras. Em vez de iluminar, as chamadas lâmpadas incandescentes transformam em calor quase toda a energia elétrica que absorvem. Inventadas no século passado, elas geram luz por meio de um primitivo filamento de tungstênio. Só que esse metal esquenta um bocado - pode chegar a 2 500 graus Celsius. Ele produz 90% de calor para, no máximo, 10% de luz visível. Um desperdício. As lâmpadas fluorescentes usam uma tecnologia bem mais esperta: são recheadas de gás argônio e de um pó à base de fósforo. Ao receber eletricidade, o argônio libera radiação ultravioleta. Essa luz invisível estimula os elétrons do pozinho, que acaba brilhando. O sistema é quatro vezes mais eficiente que as lâmpadas comuns porque perde menos energia em forma de calor. Sorte da sua conta de luz. Por que há regiões do Brasil onde a tensão é de 110 volts e outras de 220 volts? !Não existem apenas esses dois valores. "No Brasil, a tensão da rede elétrica pública pode ser de 115, 120, 127 ou 220 volts", explica o engenheiro Márcio Antônio Sens, da Universidade Federal Fluminense, em Niterói, Estado do Rio de Janeiro. A escolha decorre dos equipamentos elétricos que começaram a desembarcar no país a partir de 1879. Os de origem européia tinham tensão entre 220 e 240 volts. Já os americanos variavam entre 108 e 127 volts. No fundo, os sistemas são parecidos e o consumo de energia é idêntico. Mas o de 220 volts tem uma vantagem: a instalação é mais barata, já que podem ser usados fios de cobre menos espessos. Por isso, as regiões que têm rede elétrica mais recente adotaram essa opção. A tendência do futuro, no entanto, é que só existam duas voltagens. "A tensão acabará sendo padronizada em 127 e 220 volts, por imposição do mercado", prevê Sens. Não é sem tempo.

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Curiosidade A eletricidade que utilizamos em nossas casas é composta por uma onda eletromagnética que se propaga tanto por dentro quanto por fora de seu condutor. Quando ligamos um fio metálico na tomada, os elétrons deste material começam a oscilar, cada um deles transmitindo seu movimento ao vizinho. Esse vaivém forma a onda que transporta metade da energia sob a forma de uma corrente elétrica. A outra metade é transmitida pelo campo magnético criado ao redor do fio: ele acompanha a onda e se reveza com ela para conduzir a força. "A energia para consumo doméstico oscila 60 vezes por segundo entre o campo magnético externo e a corrente elétrica interna", afirma o engenheiro eletrônico José Cleber da Cunha Pinto, da Universidade de São Paulo. Em cabos de alta tensão essa força externa pode atingir um raio de centenas de metros e ser forte o suficiente para acender uma lâmpada fluorescente sem precisar ligá-la na tomada. Acredite: você aponta os fios de uma luminária para o cabo e ela acende sozinha. Isso acontece porque seu magnetismo ioniza - ou seja, altera a carga elétrica - as moléculas de gás que estão dentro da lâmpada. O resultado desse processo é que as moléculas emitem luz. A longo prazo, esse campo magnético externo também pode agir sobre o corpo humano e até provocar câncer. "Por isso, não se deve construir casas embaixo de fios de alta tensão", diz José Cleber. A força é transmitida por uma onda eletromagnética. Parte dela está na corrente elétrica dentro do fio e parte está no campo magnético ao redor dele O campo magnético gira em volta dos cabos. Em fios de alta tensão pode alcançar um raio de mais de 100 metros A corrente elétrica é transmitida no fio pelo movimento dos elétrons na superfície do metal. A oscilação de um elétron é transferida a outro em uma onda que se propaga em alta velocidade

O físico e químico dinamarquês Hans Christian Oersted (1777-1851) descobriu que uma corrente elétrica criava um campo magnético como o dos ímãs. Em sua época, achava-se que a eletricidade não tinha nada a ver com o magnetismo. Mas, no final de 1820, Oersted passou a duvidar disso. Sua suspeita começou quando dava uma aula na Universidade de Copenhague. Ele queria ensinar como provocar eletricidade juntando dois pólos opostos. Mal fez isso, viu mexer o ponteiro magnético de uma bússola que estava na mesa por acaso. A reação dos outros professores foi de zombaria quando Oersted lhes contou o ocorrido. Mas, curioso, o cientista repetiu a experiência, tirando proveito das tempestades, freqüentes no inverno de seu país. Várias vezes, saiu na chuva com uma bússula e sempre que caía um raio - que é uma corrente elétrica - o ponteiro se movia. Assim, provou a existência dos campos eletromagnéticos.

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