Pregunta de Ciências da Natureza e suas Tecnologias #019e5c12
O diagrama mostra a utilização das diferentes fontes de energia no cenário mundial. Embora aproximadamente um terço de toda energia primária seja orientada à produção de eletricidade, apenas 10% do total são obtidos em forma de energia elétrica útil.
A pouca eficiência do processo de produção de eletricidade deve-se, sobretudo, ao fato de as usinas
nucleares utilizarem processos de aquecimento, nos quais as temperaturas atingem milhões de graus Celsius, favorecendo perdas por fissão nuclear.
termelétricas utilizarem processos de aquecimento a baixas temperaturas, apenas da ordem de centenas de graus Celsius, o que impede a queima total dos combustíveis fósseis.
hidrelétricas terem o aproveitamento energético baixo, uma vez que parte da água em queda não atinge as pás das turbinas que acionam os geradores elétricos.
nucleares e termelétricas utilizarem processos de transformação de calor em trabalho útil, no qual as perdas de calor são sempre bastante elevadas.
termelétricas e hidrelétricas serem capazes de utilizar diretamente o calor obtido do combustível para aquecer a água, sem perda para o meio.
Explicación Oficial / Explicaciones de la Comunidad
A baixa eficiência na produção de eletricidade está relacionada às perdas inerentes aos processos de conversão de energia térmica em trabalho mecânico e, posteriormente, em energia elétrica. As usinas nucleares e termelétricas operam com base em ciclos termodinâmicos (como o ciclo Rankine), nos quais o calor gerado pela fissão nuclear ou pela queima de combustíveis fósseis é utilizado para aquecer água, produzir vapor e acionar turbinas. Contudo, de acordo com a Segunda Lei da Termodinâmica, é impossível converter integralmente calor em trabalho; parte do calor é sempre rejeitada para o ambiente (geralmente na forma de vapor condensado ou gases de exaustão), resultando em perdas significativas. Essa é a principal razão pela qual a eficiência global dessas usinas é limitada, tipicamente entre 30% e 40%.
As demais alternativas apresentam explicações incorretas ou incompletas:
- A alternativa que menciona temperaturas de milhões de graus Celsius nas usinas nucleares está errada, pois as temperaturas típicas nos reatores são da ordem de centenas de graus Celsius, e as perdas por fissão nuclear não são o fator determinante da baixa eficiência.
- A alternativa que alega que as termelétricas operam a baixas temperaturas é equivocada, pois elas operam em temperaturas elevadas (centenas de graus Celsius), e a queima dos combustíveis fósseis é completa; a baixa eficiência não se deve à queima incompleta.
- A alternativa sobre hidrelétricas é incorreta, pois as hidrelétricas convertem energia potencial gravitacional diretamente em energia cinética e depois em elétrica, com eficiência muito alta (acima de 90%), e não há perdas significativas por água que não atinge as pás.
- A alternativa que afirma que termelétricas e hidrelétricas utilizam diretamente o calor sem perdas é falsa, pois hidrelétricas não utilizam calor, e termelétricas têm perdas térmicas inevitáveis.