Recursos Energéticos e Consumo

6.1

Renewable and Nonrenewable Resources · ⁨Recursos Renováveis e Não Renováveis⁩

Syllabus · ⁨Programa⁩

English

Enduring Understanding (ENG-3): Humans use energy from a variety of sources, resulting in positive and negative consequences.

Learning Objective ENG-3.A: Identify differences between nonrenewable and renewable energy sources.

ENG-3.A.1 Nonrenewable energy sources are those that exist in a fixed amount and involve energy transformation that cannot be easily replaced.
ENG-3.A.2 Renewable energy sources are those that can be replenished naturally, at or near the rate of consumption, and reused.

Português

Compreensão Duradoura (ENG-3): Os humanos usam energia de diversas fontes, resultando em consequências positivas e negativas.

Objetivo de Aprendizagem ENG-3.A: Identificar diferenças entre fontes de energia renováveis e não renováveis.

ENG-3.A.1 Fontes de energia não renováveis são aquelas que existem em quantidade fixa e envolvem transformação energética que não pode ser facilmente substituída.
ENG-3.A.2 Fontes de energia renovável são aquelas que podem ser repostas naturalmente, na taxa de consumo ou próxima dela, e reutilizadas.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Fonte: College Board AP Course and Exam Description⁩

English

A renewable resource 可再生资源 replenishes on a human timescale (sun, wind, water, biomass); a nonrenewable resource 不可再生资源 exists in fixed amounts that take millions of years to form (fossil fuels, nuclear fuel). Nonrenewables will eventually run out and often pollute more.

Português

Um recurso renovável 可再生资源 se repõe em escala temporal humana (sol, vento, água, biomassa); um recurso não renovável 不可再生资源 existe em quantidades fixas que levam milhões de anos para se formar (combustíveis fósseis, combustível nuclear). Os não renováveis eventualmente se esgotarão e frequentemente causam mais poluição.

*Turbinas eólicas: fontes renováveis se repõem em escalas temporais humanas; combustíveis fósseis não

6.2

Global Energy Consumption · ⁨Consumo Global de Energia⁩

Syllabus · ⁨Programa⁩

English

Enduring Understanding (ENG-3): Humans use energy from a variety of sources, resulting in positive and negative consequences.

Learning Objective ENG-3.B: Describe trends in energy consumption.

ENG-3.B.1 The use of energy resources is not evenly distributed between developed and developing countries.
ENG-3.B.2 The most widely used sources of energy globally are fossil fuels.
ENG-3.B.3 As developing countries become more developed, their reliance on fossil fuels for energy increases.
ENG-3.B.4 As the world becomes more industrialized, the demand for energy increases.
ENG-3.B.5 Availability, price, and governmental regulations influence which energy sources people use and how they use them.

Português

Compreensão Duradoura (ENG-3): Os humanos usam energia de diversas fontes, resultando em consequências positivas e negativas.

Objetivo de Aprendizagem ENG-3.B: Descrever tendências no consumo de energia.

ENG-3.B.1 O uso de recursos energéticos não é distribuído uniformemente entre países desenvolvidos e em desenvolvimento.
ENG-3.B.2 As fontes de energia mais utilizadas globalmente são os combustíveis fósseis.
ENG-3.B.3 À medida que países em desenvolvimento se tornam mais desenvolvidos, sua dependência de combustíveis fósseis para energia aumenta.
ENG-3.B.4 À medida que o mundo se torna mais industrializado, a demanda por energia aumenta.
ENG-3.B.5 Disponibilidade, preço e regulamentações governamentais influenciam quais fontes de energia as pessoas usam e como elas as utilizam.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Fonte: College Board AP Course and Exam Description⁩

English

Global energy use is rising, especially in developing nations. Most energy still comes from fossil fuels 化石燃料. Wealthy nations consume the most per person; access to energy shapes economic development.

Português

O consumo global de energia está crescendo, especialmente em nações em desenvolvimento. A maior parte da energia ainda vem de combustíveis fósseis 化石燃料. Nações ricas consomem mais por pessoa; o acesso à energia molda o desenvolvimento econômico.

Explore · ⁨Explorar⁩

Rastreie a energia da fonte ao uso

Um diagrama de Sankey mostra como a energia flui das fontes para o trabalho útil — e quanto se perde. A maior parte da energia primária é desperdiçada como calor antes de realizar qualquer trabalho útil.

6.3

Fuel Types and Uses · ⁨Tipos e Usos de Combustíveis⁩

Syllabus · ⁨Programa⁩

English

Enduring Understanding (ENG-3): Humans use energy from a variety of sources, resulting in positive and negative consequences.

Learning Objective ENG-3.C: Identify types of fuels and their uses.

ENG-3.C.1 Wood is commonly used as fuel in the forms of firewood and charcoal. It is often used in developing countries because it is easily accessible.
ENG-3.C.2 Peat is partially decomposed organic material that can be burned for fuel.
ENG-3.C.3 Three types of coal used for fuel are lignite, bituminous, and anthracite. Heat, pressure, and depth of burial contribute to the development of various coal types and their qualities.
ENG-3.C.4 Natural gas, the cleanest of the fossil fuels, is mostly methane.
ENG-3.C.5 Crude oil can be recovered from tar sands, which are a combination of clay, sand, water, and bitumen.
ENG-3.C.6 Fossil fuels can be made into specific fuel types for specialized uses (e.g., in motor vehicles).
ENG-3.C.7 Cogeneration occurs when a fuel source is used to generate both useful heat and electricity.

Português

Compreensão Duradoura (ENG-3): Os humanos usam energia de diversas fontes, resultando em consequências positivas e negativas.

Objetivo de Aprendizagem ENG-3.C: Identificar tipos de combustíveis e seus usos.

ENG-3.C.1 A madeira é comumente usada como combustível nas formas de lenha e carvão vegetal. É frequentemente usada em países em desenvolvimento porque é facilmente acessível.
ENG-3.C.2 Torba é material orgânico parcialmente decomposto que pode ser queimado como combustível.
ENG-3.C.3 Três tipos de carvão usados como combustível são lignito, betuminoso e antracita. Calor, pressão e profundidade de enterramento contribuem para o desenvolvimento de vários tipos de carvão e suas qualidades.
ENG-3.C.4 Gás natural, o mais limpo dos combustíveis fósseis, é predominantemente metano.
ENG-3.C.5 Petróleo bruto pode ser recuperado de areias betuminosas, que são uma combinação de argila, areia, água e bitume.
ENG-3.C.6 Combustíveis fósseis podem ser transformados em tipos específicos de combustível para usos especializados (ex.: em veículos automotores).
ENG-3.C.7 Cogeração ocorre quando uma fonte de combustível é usada para gerar tanto calor útil quanto eletricidade.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Fonte: College Board AP Course and Exam Description⁩

English

Different fuels suit different needs: coal and natural gas for electricity, oil for transportation, and biomass for heating and cooking in many regions. Each has trade-offs in cost, availability, and pollution.

Português

Diferentes combustíveis adequam-se a diferentes necessidades: carvão e gás natural para eletricidade, petróleo para transporte e biomassa para aquecimento e cozimento em muitas regiões. Cada um tem trade-offs em custo, disponibilidade e poluição.

6.4

Distribution of Natural Energy Resources · ⁨Distribuição de Recursos Energéticos Naturais⁩

Syllabus · ⁨Programa⁩

English

Enduring Understanding (ENG-3): Humans use energy from a variety of sources, resulting in positive and negative consequences.

Learning Objective ENG-3.D: Identify where natural energy resources occur.

ENG-3.D.1 The global distribution of natural energy resources, such as ores, coal, crude oil, and gas, is not uniform and depends on regions' geologic history.

Português

Compreensão Duradoura (ENG-3): Os humanos usam energia de diversas fontes, resultando em consequências positivas e negativas.

Objetivo de Aprendizagem ENG-3.D: Identificar onde ocorrem recursos energéticos naturais.

ENG-3.D.1 A distribuição global de recursos energéticos naturais, como minérios, carvão, petróleo bruto e gás, não é uniforme e depende da história geológica das regiões.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Fonte: College Board AP Course and Exam Description⁩

English

Energy resources are unevenly distributed – oil is concentrated in some regions, coal in others, and renewables depend on local sun, wind, or rivers. This uneven distribution drives trade, economics, and geopolitics.

Português

Os recursos energéticos estão distribuídos de forma desigual — o petróleo está concentrado em algumas regiões, o carvão em outras, e as renováveis dependem de sol, vento ou rios locais. Essa distribuição desigual impulsiona comércio, economia e geopolítica.

6.5

Fossil Fuels · ⁨Combustíveis Fósseis⁩

Syllabus · ⁨Programa⁩

English

Enduring Understanding (ENG-3): Humans use energy from a variety of sources, resulting in positive and negative consequences.

Learning Objective ENG-3.E: Describe the use and methods of fossil fuels in power generation.

ENG-3.E.1 The combustion of fossil fuels is a chemical reaction between the fuel and oxygen that yields carbon dioxide and water and releases energy.
ENG-3.E.2 Energy from fossil fuels is produced by burning those fuels to generate heat, which then turns water into steam. That steam turns a turbine, which spins a generator, producing electricity.
ENG-3.E.3 Humans use a variety of methods to extract fossil fuels from the earth for energy generation.

Learning Objective ENG-3.F: Describe the effects of fossil fuels on the environment.

ENG-3.F.1 Hydrologic fracturing (fracking) can cause groundwater contamination and the release of volatile organic compounds.

Português

Compreensão Duradoura (ENG-3): Os humanos usam energia de diversas fontes, resultando em consequências positivas e negativas.

Objetivo de Aprendizagem ENG-3.E: Descrever o uso e métodos de combustíveis fósseis na geração de energia elétrica.

ENG-3.E.1 A combustão de combustíveis fósseis é uma reação química entre o combustível e o oxigênio que produz dióxido de carbono e água e libera energia.
ENG-3.E.2 A energia de combustíveis fósseis é produzida queimando esses combustíveis para gerar calor, que então transforma a água em vapor. Esse vapor faz girar uma turbina, que gira um gerador, produzindo eletricidade.
ENG-3.E.3 Os humanos usam uma variedade de métodos para extrair combustíveis fósseis da Terra para geração de energia.

Objetivo de Aprendizagem ENG-3.F: Descrever os efeitos dos combustíveis fósseis no meio ambiente.

ENG-3.F.1 A fraturação hidráulica (fracking) pode causar contaminação de águas subterrâneas e liberação de compostos orgânicos voláteis.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Fonte: College Board AP Course and Exam Description⁩

English

Fossil fuels (coal, oil, natural gas) formed from ancient organisms. They are energy-dense and reliable but nonrenewable and the main source of $\text{CO}_2$ and air pollution. Coal is the dirtiest; natural gas burns cleaner but leaks methane 甲烷.

Coal forms in stages, and its rank climbs with the heat, pressure, and depth of burial it has endured. Partly decomposed plant matter first becomes peat 泥炭 (which can itself be dried and burned), then soft brown lignite, then bituminous 烟煤 coal, and finally hard anthracite 无烟煤 – each step is drier, more carbon-rich, and higher in energy, so anthracite burns hottest and cleanest.

Oil and natural gas are increasingly reached by hydraulic fracturing 水力压裂 ("fracking"): a high-pressure fluid is pumped into shale rock to crack it open and release the trapped fuel. It has unlocked huge reserves, but it can contaminate groundwater (methane and chemicals reaching drinking-water wells), release volatile organic compounds 挥发性有机化合物 into the air, and trigger minor earthquakes.

Crude oil can also be recovered from tar sands 油砂 – a mix of clay, sand, water, and thick bitumen 沥青. Separating the oil is energy- and water-intensive and clears large areas of land, so its environmental cost per barrel of oil is high.

Português

Combustíveis fósseis (carvão, petróleo, gás natural) formaram-se a partir de organismos antigos. São densos em energia e confiáveis, mas não renováveis e a principal fonte de $\text{CO}_2$ e poluição do ar. O carvão é o mais sujo; o gás natural queima mais limpo, mas vaza metano 甲烷.

Uma mina de carvão lignito a céu aberto, com a usina de geração a vapor logo atrás: o combustível é extraído diretamente do solo e queimado no local *Uma mina de lignito 褐煤 (carvão marrom) a céu aberto abastecendo a usina 发电站 atrás dela — o combustível é extraído do solo e queimado no local

O carvão forma-se em etapas, e seu grau aumenta com o calor, pressão e profundidade de soterramento que suportou. Matéria vegetal parcialmente decomposta torna-se primeiro turfa 泥炭 (que pode ser secada e queimada), depois lignito marrom mole, depois carvão betuminoso 烟煤, e finalmente antracite duro anthracite 无烟煤 — cada etapa é mais seca, rica em carbono e com maior energia, assim o antracite queima mais quente e limpo.

O petróleo e o gás natural são cada vez mais alcançados por fraturamento hidráulico 水力压裂 (

O petróleo bruto também pode ser recuperado de areias betuminosas 油砂 – uma mistura de argila, areia, água e betume espesso 沥青. Separar o óleo é intensivo em energia e água e limpa grandes áreas de terra, então seu custo ambiental por barril de petróleo é alto.

Vocabulary · ⁨Vocabulário⁩ Train · ⁨Treinar⁩

English · ⁨Inglês⁩	Chinese · ⁨Chinês⁩	Pinyin
renewable resource/rɪˈnjuːəbl rɪˈzɔːs/	可再生资源	kě zài shēng zī yuán
nonrenewable resource/ˌnɒnrɪˈnjuːəbl rɪˈzɔːs/	不可再生资源	bù kě zài shēng zī yuán
fossil fuels/ˈfɒsl ˈfjuːəlz/	化石燃料	huà shí rán liào
methane/ˈmiːθeɪn/	甲烷	jiǎ wán
lignite/ˈlɪɡnaɪt/	褐煤	hè méi
peat/piːt/	泥炭	ní tàn
bituminous/baɪˈtjuːmɪnəs/	烟煤	yān méi
anthracite/ˈænθrəsaɪt/	无烟煤	wú yān méi
hydraulic fracturing/haɪˈdrɔːlɪk ˈfræktʃərɪŋ/	水力压裂	shuǐ lì yā liè
volatile organic compounds/ˈvɒlətaɪl ɔːˈɡænɪk ˈkɒmpaʊndz/	挥发性有机化合物	huī fā xìng yǒu jī huà hé wù

6.6

Nuclear Power · ⁨Energia Nuclear⁩

Syllabus · ⁨Programa⁩

English

Enduring Understanding (ENG-3): Humans use energy from a variety of sources, resulting in positive and negative consequences.

Learning Objective ENG-3.G: Describe the use of nuclear energy in power generation.

ENG-3.G.1 Nuclear power is generated through fission, where atoms of Uranium-235, which are stored in fuel rods, are split into smaller parts after being struck by a neutron. Nuclear fission releases a large amount of heat, which is used to generate steam, which powers a turbine and generates electricity.
ENG-3.G.2 Radioactivity occurs when the nucleus of a radioactive isotope loses energy by emitting radiation.
ENG-3.G.3 Uranium-235 remains radioactive for a long time, which leads to the problems associated with the disposal of nuclear waste.
ENG-3.G.4 Nuclear power generation is a nonrenewable energy source. Nuclear power is considered a cleaner energy source because it does not produce air pollutants, but it does release thermal pollution and hazardous solid waste.

Learning Objective ENG-3.H: Describe the effects of the use of nuclear energy on the environment.

ENG-3.H.1 Three Mile Island, Chernobyl, and Fukushima are three cases where accidents or natural disasters led to the release of radiation. These releases have had short- and long-term impacts on the environment.
ENG-3.H.2 A radioactive element's half-life can be used to calculate a variety of things, including the rate of decay and the radioactivity level at specific points in time.

Português

Compreensão Duradoura (ENG-3): Os humanos usam energia de diversas fontes, resultando em consequências positivas e negativas.

Objetivo de Aprendizagem ENG-3.G: Descrever o uso da energia nuclear na geração de energia elétrica.

ENG-3.G.1 A energia nuclear é gerada através da fissão, onde átomos de Urânio-235, que estão armazenados em barras de combustível, são divididos em partes menores após serem atingidos por um nêutron. A fissão nuclear libera uma grande quantidade de calor, que é usada para gerar vapor, que aciona uma turbina e gera eletricidade.
ENG-3.G.2 A radioatividade ocorre quando o núcleo de um isótopo radioativo perde energia emitindo radiação.
ENG-3.G.3 O urânio-235 permanece radioativo por um longo tempo, o que leva aos problemas associados ao descarte de resíduos nucleares.
ENG-3.G.4 A geração de energia nuclear é uma fonte não renovável. A energia nuclear é considerada uma fonte mais limpa porque não produz poluentes atmosféricos, mas libera poluição térmica e resíduos sólidos perigosos.

Objetivo de Aprendizagem ENG-3.H: Descrever os efeitos do uso da energia nuclear no meio ambiente.

ENG-3.H.1 Three Mile Island, Chernobyl e Fukushima são três casos em que acidentes ou desastres naturais levaram à liberação de radiação. Essas liberações tiveram impactos de curto e longo prazo no meio ambiente.
ENG-3.H.2 A meia-vida de um elemento radioativo pode ser usada para calcular várias coisas, incluindo a taxa de decaimento e o nível de radioatividade em momentos específicos.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Fonte: College Board AP Course and Exam Description⁩

English

Nuclear power 核能 splits uranium (fission 裂变) to boil water and drive turbines. It produces no $\text{CO}_2$ and lots of energy from little fuel, but risks include radioactive waste 核废料 (long-lived), the danger of meltdowns, and high cost.

Worked example. Radioactive waste decays by its half-life – the time for half of it to decay. Suppose an isotope has a half-life of $30$ years and a reactor leaves $100\ \text{g}$ of it. After $30$ years $50\ \text{g}$ remains; after $60$ years $25\ \text{g}$; after $90$ years (three half-lives) $100\times\left(\tfrac12\right)^3=12.5\ \text{g}$. Because the drop is halving, not linear, the waste stays hazardous for many half-lives – the core reason it must be stored safely for centuries.

Português

A energia nuclear 核en splita urânio (fissão 裂变) para ferver água e acionar turbinas. Produz nenhum $\text{CO}_2$ e muita energia de pouco combustível, mas os riscos incluem resíduos radioativos resíduos 核废料 (de longa duração), o perigo de fusões nucleares e alto custo.

Exemplo resolvido. Resíduos radioativos decaem por sua meia-vida – o tempo para metade de decaer. Suponha que um isótopo tenha uma meia-vida de $30$ anos e um reator deixe $100\ \text{g}$ dele. Após $30$ anos $50\ \text{g}$ permanece; após $60$ anos $25\ \text{g}$; após $90$ anos (três meias-vidas) $100\times\left(\tfrac12\right)^3=12.5\ \text{g}$. Porque a queda está diminuindo pela metade, não linear, o resíduo permanece perigoso por muitas meias-vidas – a razão central pela qual deve ser armazenado com segurança por séculos.

Fissão nuclear de um núcleo de urânio-235 libera energia

Uma estação de energia nuclear junto ao mar: dois grandes prédios retangulares do reator, usando água do mar para resfriamento — Uma estação de energia nuclear 核电站. Os prédios do reator contêm o combustível; o mar fornece água de resfriamento. Observe que não há fumaça — a fissão não libera $\text{CO}_2$

Vocabulary · ⁨Vocabulário⁩ Train · ⁨Treinar⁩

English · ⁨Inglês⁩	Chinese · ⁨Chinês⁩	Pinyin
fission/ˈfɪʃn/	裂变	liè biàn
waste/weɪst/	核废料	hé fèi liào

6.7

Energy from Biomass · ⁨Energia da Biomassa⁩

Syllabus · ⁨Programa⁩

English

Enduring Understanding (ENG-3): Humans use energy from a variety of sources, resulting in positive and negative consequences.

Learning Objective ENG-3.I: Describe the effects of the use of biomass in power generation on the environment.

ENG-3.I.1 Burning of biomass produces heat for energy at a relatively low cost, but it also produces carbon dioxide, carbon monoxide, nitrogen oxides, particulates, and volatile organic compounds. The overharvesting of trees for fuel also causes deforestation.
ENG-3.I.2 Ethanol can be used as a substitute for gasoline. Burning ethanol does not introduce additional carbon into the atmosphere via combustion, but the energy return on energy investment for ethanol is low.

Português

Compreensão Duradoura (ENG-3): Os humanos usam energia de diversas fontes, resultando em consequências positivas e negativas.

Objetivo de Aprendizagem ENG-3.I: Descrever os efeitos do uso da biomassa na geração de energia sobre o meio ambiente.

ENG-3.I.1 A queima de biomassa produz calor para energia a um custo relativamente baixo, mas também produz dióxido de carbono, monóxido de carbono, óxidos de nitrogênio, partículas e compostos orgânicos voláteis. O superexploração de árvores para combustível também causa desmatamento.
ENG-3.I.2 O etanol pode ser usado como substituto da gasolina. A queima do etanol não introduz carbono adicional na atmosfera via combustão, mas o retorno de energia sobre o investimento de energia para o etanol é baixo.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Fonte: College Board AP Course and Exam Description⁩

English

Biomass 生物质 (wood, crops, waste, biofuels like ethanol) is renewable and can be carbon-neutral if replanted, but burning it causes air pollution, and growing fuel crops competes with food and habitat.

Ethanol 乙醇, made from crops such as corn or sugarcane, can substitute for gasoline and adds no new carbon when burned (the plant absorbed that $\text{CO}_2$ as it grew). Its drawback is a low energy return on energy investment (EROEI) 能量投资回报率: growing, harvesting, and distilling the crop uses nearly as much energy as the fuel finally delivers.

Português

Biomassa 生物质 (madeira, culturas, resíduos, biocombustíveis como etanol) é renovável e pode ser neutra em carbono se replantada, mas queimá-la causa poluição do ar, e cultivar culturas de combustível compete com alimentos e habitat.

Etanol 乙醇, feito de culturas como milho ou cana-de-açúcar, pode substituir gasolina e adiciona nova carbono quando queimado (a planta absorveu esse $\text{CO}_2$ enquanto crescia). Sua desvantagem é um baixo retorno de energia sobre investimento de energia (EROEI) 能量投资回报率: crescer, colher e destilar a cultura usa quase tanta energia quanto o combustível finalmente entrega.

Vocabulary · ⁨Vocabulário⁩ Train · ⁨Treinar⁩

English · ⁨Inglês⁩	Chinese · ⁨Chinês⁩	Pinyin
Biomass/ˌbaɪəʊˈmæs/	生物质	shēng wù zhì
Ethanol/ˈeθənɒl/	乙醇	yǐ chún
energy return on energy investment (EROEI)/ˈenədʒi rɪˈtɜːn ɒn ˈenədʒi ɪnˈvestmənt/	能量投资回报率	néng liàng tóu zī huí bào lǜ

6.8

Solar Energy · ⁨Energia Solar⁩

Syllabus · ⁨Programa⁩

English

Enduring Understanding (ENG-3): Humans use energy from a variety of sources, resulting in positive and negative consequences.

Learning Objective ENG-3.J: Describe the use of solar energy in power generation.

ENG-3.J.1 Photovoltaic solar cells capture light energy from the sun and transform it directly into electrical energy. Their use is limited by the availability of sunlight.
ENG-3.J.2 Active solar energy systems use solar energy to heat a liquid through mechanical and electric equipment to collect and store the energy captured from the sun.
ENG-3.J.3 Passive solar energy systems absorb heat directly from the sun without the use of mechanical and electric equipment, and energy cannot be collected or stored.

Learning Objective ENG-3.K: Describe the effects of the use of solar energy in power generation on the environment.

ENG-3.K.1 Solar energy systems have low environmental impact and produce clean energy, but they can be expensive. Large solar energy farms may negatively impact desert ecosystems.

Português

Compreensão Duradoura (ENG-3): Os humanos usam energia de diversas fontes, resultando em consequências positivas e negativas.

Objetivo de Aprendizagem ENG-3.J: Descrever o uso da energia solar na geração de energia.

ENG-3.J.1 Células solares fotovoltaicas capturam a energia luminosa do sol e a transformam diretamente em energia elétrica. Seu uso é limitado pela disponibilidade de luz solar.
ENG-3.J.2 Sistemas de energia solar ativa usam a energia solar para aquecer um líquido através de equipamentos mecânicos e elétricos para coletar e armazenar a energia captada do sol.
ENG-3.J.3 Sistemas de energia solar passiva absorvem o calor diretamente do sol sem o uso de equipamentos mecânicos e elétricos, e a energia não pode ser coletada ou armazenada.

Objetivo de Aprendizagem ENG-3.K: Descrever os efeitos do uso da energia solar na geração de energia sobre o meio ambiente.

ENG-3.K.1 Os sistemas de energia solar têm baixo impacto ambiental e produzem energia limpa, mas podem ser caros. Grandes fazendas de energia solar podem impactar negativamente os ecossistemas do deserto.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Fonte: College Board AP Course and Exam Description⁩

English

Solar 太阳能 converts sunlight to electricity (photovoltaic panels) or heat. It is renewable and clean during use, but intermittent (no sun at night), needs space, and has manufacturing impacts.

Português

Solar 太阳能 converte a luz solar em eletricidade (painéis fotovoltaicos) ou calor. É renovável e limpa durante o uso, mas é intermitente (sem sol à noite), exige espaço e tem impactos na fabricação.

Um grande campo coberto por fileiras de painéis solares inclinados sob um céu azul — Uma usina solar. Fileiras de painéis **fotovoltaicos** 光伏 estão inclinadas em direção ao sol; uma grande produção exige uma extensa área de terra

Vocabulary · ⁨Vocabulário⁩ Train · ⁨Treinar⁩

English · ⁨Inglês⁩	Chinese · ⁨Chinês⁩	Pinyin
Solar/ˈsəʊlə/	太阳能	tài yáng néng
photovoltaic/ˌfəʊtəʊvəʊlˈteɪɪk/	光伏	guāng fú
Hydroelectric/ˌhaɪdrəʊɪˈlektrɪk/	水电	shuǐ diàn
reservoir/ˈrezəvwɑː/	水库	shuǐ kù

6.9

Hydroelectric Power · ⁨Energia Hidrelétrica⁩

Syllabus · ⁨Programa⁩

English

Enduring Understanding (ENG-3): Humans use energy from a variety of sources, resulting in positive and negative consequences.

Learning Objective ENG-3.L: Describe the use of hydroelectricity in power generation.

ENG-3.L.1 Hydroelectric power can be generated in several ways. Dams built across rivers collect water in reservoirs. The moving water can be used to spin a turbine. Turbines can also be placed in small rivers, where the flowing water spins the turbine.
ENG-3.L.2 Tidal energy uses the energy produced by tidal flows to turn a turbine.

Learning Objective ENG-3.M: Describe the effects of the use of hydroelectricity in power generation on the environment.

ENG-3.M.1 Hydroelectric power does not generate air pollution or waste, but construction of the power plants can be expensive, and there may be a loss of or change in habitats following the construction of dams.

Português

Compreensão Duradoura (ENG-3): Os humanos usam energia de diversas fontes, resultando em consequências positivas e negativas.

Objetivo de Aprendizagem ENG-3.L: Descrever o uso da eletricidade hidrelétrica na geração de energia.

ENG-3.L.1 A energia hidrelétrica pode ser gerada de várias maneiras. Barragens construídas em rios recolhem água em reservatórios. A água em movimento pode ser usada para girar uma turbina. Turbinas também podem ser colocadas em rios pequenos, onde a água em movimento gira a turbina.
ENG-3.L.2 A energia das marés usa a energia produzida pelas correntes de maré para girar uma turbina.

Objetivo de Aprendizagem ENG-3.M: Descrever os efeitos do uso da eletricidade hidrelétrica na geração de energia sobre o meio ambiente.

ENG-3.M.1 A energia hidrelétrica não gera poluição do ar ou resíduos, mas a construção das usinas pode ser cara, e pode haver perda ou alteração de habitats após a construção de barragens.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Fonte: College Board AP Course and Exam Description⁩

English

Hydroelectric 水电 power uses flowing water (dams) to spin turbines – renewable and low-emission, but dams flood habitat, block fish migration, trap sediment, and displace people.

Português

Energia hidrelétrica 水电 usa água corrente (represas) para girar turbinas – é renovável e de baixas emissões, mas represas alagam habitats, bloqueiam a migração de peixes, retêm sedimentos e deslocam pessoas.

Uma alta barragem de concreto em um desfiladeiro: um reservatório cheio atrás da parede curva, e a casa de força na base onde a água é liberada — Uma barragem hidrelétrica 大坝. O **reservatório** 水库 é retido atrás da parede; a água cai pela barragem para girar as turbinas na casa de força na sua base

Vocabulary · ⁨Vocabulário⁩ Train · ⁨Treinar⁩

English · ⁨Inglês⁩	Chinese · ⁨Chinês⁩	Pinyin
dam/dæm/	大坝	dà bà

6.10

Geothermal Energy · ⁨Energia Geotérmica⁩

Syllabus · ⁨Programa⁩

English

Enduring Understanding (ENG-3): Humans use energy from a variety of sources, resulting in positive and negative consequences.

Learning Objective ENG-3.N: Describe the use of geothermal energy in power generation.

ENG-3.N.1 Geothermal energy is obtained by using the heat stored in the Earth's interior to heat up water, which is brought back to the surface as steam. The steam is used to drive an electric generator.

Learning Objective ENG-3.O: Describe the effects of the use of geothermal energy in power generation on the environment.

ENG-3.O.1 The cost of accessing geothermal energy can be prohibitively expensive, as is not easily accessible in many parts of the world. In addition, it can cause the release of hydrogen sulfide.

Português

Compreensão Duradoura (ENG-3): Os humanos usam energia de diversas fontes, resultando em consequências positivas e negativas.

Objetivo de Aprendizagem ENG-3.N: Descrever o uso da energia geotérmica na geração de energia elétrica.

ENG-3.N.1 A energia geotérmica é obtida usando o calor armazenado no interior da Terra para aquecer a água, que é trazida de volta à superfície como vapor. O vapor é usado para acionar um gerador elétrico.

Objetivo de Aprendizagem ENG-3.O: Descrever os efeitos do uso da energia geotérmica na geração de energia elétrica sobre o meio ambiente.

ENG-3.O.1 O custo de acesso à energia geotérmica pode ser proibitivamente alto, pois ela não é facilmente acessível em muitas partes do mundo. Além disso, pode causar a liberação de sulfeto de hidrogênio.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Fonte: College Board AP Course and Exam Description⁩

English

Geothermal 地热能 taps Earth's internal heat for electricity and heating. It is renewable and reliable, but only practical where hot rock is near the surface (volcanic regions) and can release underground gases.

Português

Energia geotérmica 地热能 aproveita o calor interno da Terra para eletricidade e aquecimento. É renovável e confiável, mas só é prática onde rochas quentes estão próximas à superfície (regiões vulcânicas) e pode liberar gases subterrâneos.

Uma usina geotérmica em uma planície vulcânica despida na Islândia, com vapor branco saindo da planta e dos tubos — Uma usina geotérmica na Islândia, região vulcânica. **Vapor** 蒸汽 de rocha quente abaixo é encanado para cima para acionar as turbinas

Vocabulary · ⁨Vocabulário⁩ Train · ⁨Treinar⁩

English · ⁨Inglês⁩	Chinese · ⁨Chinês⁩	Pinyin
Geothermal/ˌdʒiːəʊˈθɜːml/	地热能	dì rè néng
Steam/stiːm/	蒸汽	zhēng qì
hydrogen fuel cell/ˈhaɪdrədʒn ˈfjuːəl sel/	氢燃料电池	qīng rán liào diàn chí

6.11

Hydrogen Fuel Cell · ⁨Célula a Combustível de Hidrogênio⁩

Syllabus · ⁨Programa⁩

English

Enduring Understanding (ENG-3): Humans use energy from a variety of sources, resulting in positive and negative consequences.

Learning Objective ENG-3.P: Describe the use of hydrogen fuel cells in power generation.

ENG-3.P.1 Hydrogen fuel cells are an alternate to non-renewable fuel sources. They use hydrogen as fuel, combining the hydrogen and oxygen in the air to form water and release energy (electricity) in the process. Water is the product (emission) of a fuel cell.

Learning Objective ENG-3.Q: Describe the effects of the use of hydrogen fuel cells in power generation on the environment.

ENG-3.Q.1 Hydrogen fuel cells have low environmental impact and produce no carbon dioxide when the hydrogen is produced from water. However, the technology is expensive and energy is still needed to create the hydrogen gas used in the fuel cell.

Português

Compreensão Duradoura (ENG-3): Os humanos usam energia de diversas fontes, resultando em consequências positivas e negativas.

Objetivo de Aprendizagem ENG-3.P: Descrever o uso de células a combustível de hidrogênio na geração de energia elétrica.

ENG-3.P.1 Células a combustível de hidrogênio são uma alternativa às fontes de combustível não renováveis. Elas usam hidrogênio como combustível, combinando o hidrogênio e o oxigênio do ar para formar água e liberar energia (eletricidade) no processo. A água é o produto (emissão) de uma célula a combustível.

Objetivo de Aprendizagem ENG-3.Q: Descrever os efeitos do uso de células a combustível de hidrogênio na geração de energia elétrica sobre o meio ambiente.

ENG-3.Q.1 Células a combustível de hidrogênio têm baixo impacto ambiental e não produzem dióxido de carbono quando o hidrogênio é produzido a partir da água. No entanto, a tecnologia é cara e ainda é necessária energia para criar o gás hidrogênio usado na célula a combustível.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Fonte: College Board AP Course and Exam Description⁩

English

A hydrogen fuel cell 氢燃料电池 combines hydrogen and oxygen to make electricity, with water as the only emission at use. But producing hydrogen usually requires energy (often from fossil fuels), and storage is difficult.

Português

Uma célula a combustível de hidrogênio 氢燃料电池 combina hidrogênio e oxigênio para gerar eletricidade, com água como única emissão no uso. Mas a produção de hidrogênio geralmente requer energia (muitas vezes de combustíveis fósseis) e seu armazenamento é difícil.

Uma pilha a combustível de hidrogênio-oxigênio gera eletricidade, com água como único produto

6.12

Wind Energy · ⁨Energia Eólica⁩

Syllabus · ⁨Programa⁩

English

Enduring Understanding (ENG-3): Humans use energy from a variety of sources, resulting in positive and negative consequences.

Learning Objective ENG-3.R: Describe the use of wind energy in power generation.

ENG-3.R.1 Wind turbines use the kinetic energy of moving air to spin a turbine, which spins a generator, producing electricity.

Learning Objective ENG-3.S: Describe the effects of the use of wind energy in power generation on the environment.

ENG-3.S.1 Wind energy is a renewable, clean source of energy. However, birds and bats may be killed if they fly into the spinning turbine blades.

Português

Compreensão Duradoura (ENG-3): Os humanos usam energia de diversas fontes, resultando em consequências positivas e negativas.

Objetivo de Aprendizagem ENG-3.R: Descrever o uso da energia eólica na geração de energia elétrica.

ENG-3.R.1 Turbinas eólicas usam a energia cinética do ar em movimento para girar uma turbina, que gira um gerador, produzindo eletricidade.

Objetivo de Aprendizagem ENG-3.S: Descrever os efeitos do uso da energia eólica na geração de energia elétrica sobre o meio ambiente.

ENG-3.S.1 A energia eólica é uma fonte de energia renovável e limpa. No entanto, pássaros e morcegos podem ser mortos se voarem contra as pás da turbina giratória.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Fonte: College Board AP Course and Exam Description⁩

English

Wind 风能 turbines convert moving air to electricity – renewable, clean, and low-operating-cost, but intermittent, land- or sea-intensive, and a hazard to birds and bats. Best where winds are strong and steady.

Português

Turbinas eólicas 风能 convertem ar em movimento em eletricidade – são renováveis, limpas e têm baixo custo operacional, mas são intermitentes, exigem muito solo ou mar, e representam risco para aves e morcegos. São ideais onde os ventos são fortes e constantes.

Três altas turbinas eólicas brancas em campo verde — Turbinas eólicas 风力涡轮机 em campos agrícolas. Ocupam pouco chão, então a terra entre elas ainda pode ser cultivada

Vocabulary · ⁨Vocabulário⁩ Train · ⁨Treinar⁩

English · ⁨Inglês⁩	Chinese · ⁨Chinês⁩	Pinyin
Wind/wɪnd/	风能	fēng néng
wind turbines/wɪnd ˈtɜːbaɪnz/	风力涡轮机	fēng lì wō lún jī

6.13

Energy Conservation · ⁨Conservação de Energia⁩

Syllabus · ⁨Programa⁩

English

Enduring Understanding (ENG-3): Humans use energy from a variety of sources, resulting in positive and negative consequences.

Learning Objective ENG-3.T: Describe methods for conserving energy.

ENG-3.T.1 Some of the methods for conserving energy around a home include adjusting the thermostat to reduce the use of heat and air conditioning, conserving water, use of energy-efficient appliances, and conservation landscaping.
ENG-3.T.2 Methods for conserving energy on a large scale include improving fuel economy for vehicles, using BEVs (battery electric vehicles) and hybrid vehicles, using public transportation, and implementing green building design features.

Português

Compreensão Duradoura (ENG-3): Os humanos usam energia de diversas fontes, resultando em consequências positivas e negativas.

Objetivo de Aprendizagem ENG-3.T: Descrever métodos para conservar energia.

ENG-3.T.1 Alguns dos métodos para conservar energia em casa incluem ajustar o termostato para reduzir o uso de aquecimento e ar-condicionado, conservar água, usar eletrodomésticos eficientes energeticamente e paisagismo conservacionista.
ENG-3.T.2 Métodos para conservar energia em larga escala incluem melhorar a economia de combustível para veículos, usar BEVs (veículos elétricos a bateria) e veículos híbridos, usar transporte público e implementar características de projeto de construção verde.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Fonte: College Board AP Course and Exam Description⁩

English

Energy conservation 节能 reduces demand through efficiency (LED lighting, insulation, efficient appliances, public transport) and behavior. Saving energy is often the cheapest and cleanest option – the energy you do not use needs no fuel and makes no pollution.

A related efficiency gain is cogeneration 热电联产 (combined heat and power): a single fuel burn is used to make both electricity and useful heat, capturing the waste heat that an ordinary power plant simply dumps – so far more of the fuel's energy ends up doing useful work.

Worked example. Replacing a $60\ \text{W}$ incandescent bulb with a $10\ \text{W}$ LED that gives the same light saves $50\ \text{W}$. Running it $5$ hours a day saves $50\ \text{W}\times5\ \text{h}=250\ \text{Wh}=0.25\ \text{kWh}$ per day, or about $0.25\times365\approx91\ \text{kWh}$ per year. Multiply that by every bulb in a city and conservation rivals a new power plant – at far lower cost.

Português

Conservação de energia 节能 reduz a demanda através da eficiência (iluminação LED, isolamento, eletrodomésticos eficientes, transporte público) e comportamento. Economizar energia é frequentemente a opção mais barata e limpa – a energia que não é usada não precisa de combustível nem gera poluição.

Um ganho de eficiência relacionado é a cogeração 热电联产 (calor e energia combinados): uma única queima de combustível é usada para produzir tanto eletricidade quanto calor útil, capturando o calor residual que uma usina comum simplesmente descarta – assim, muito mais da energia do combustível acaba realizando trabalho útil.

Exemplo resolvido. Substituir uma lâmpada incandescente de $60\ \text{W}$ por um LED de $10\ \text{W}$ que oferece a mesma luminosidade economiza $50\ \text{W}$. Ao operá-la $5$ horas por dia, economiza-se $50\ \text{W}\times5\ \text{h}=250\ \text{Wh}=0.25\ \text{kWh}$ por dia, ou cerca de $0.25\times365\approx91\ \text{kWh}$ por ano. Multiplicando isso por todas as lâmpadas de uma cidade, a conservação rivaliza com uma nova usina de energia – a um custo muito menor.

*Uma usina solar: gerar mais energia renovável e reduzir a demanda são ambas estratégias de conservação de energia

Vocabulary · ⁨Vocabulário⁩ Train · ⁨Treinar⁩

English · ⁨Inglês⁩	Chinese · ⁨Chinês⁩	Pinyin
Energy conservation/ˈenədʒi ˌkɒnsəˈveɪʃn/	节能	jié néng
cogeneration/ˌkəʊdʒənəˈreɪʃn/	热电联产	rè diàn lián chǎn
power station/ˈpaʊə ˈsteɪʃn/	发电站	fā diàn zhàn
nuclear power station/ˈnjuːklɪə ˈpaʊə ˈsteɪʃn/	核电站	hé diàn zhàn

6.13

Exam tips · ⁨Dicas de prova⁩

English

Separate renewable (sun, wind, water) from non-renewable (fossil fuels, nuclear) and weigh each source's trade-offs.
Fossil fuels are energy-dense but emit CO₂; nuclear emits no CO₂ but leaves long-lived waste.
Do half-life math: after $n$ half-lives a fraction $(\tfrac12)^n$ remains.
Note that solar and wind are intermittent and need storage or backup.
Conservation (efficiency) is often the cheapest, cleanest option — the energy not used needs no fuel.
Know the coal ranks (peat → lignite → bituminous → anthracite; more heat/pressure/burial → higher energy) and the unconventional fuels fracking (shale oil/gas; groundwater + VOC pollution) and tar sands (bitumen, energy-intensive).
Ethanol adds no net CO₂ but has a low EROEI; cogeneration (combined heat and power) captures waste heat so one fuel gives both electricity and heat.

Português

Separe fontes renováveis (sol, vento, água) de não renováveis (combustíveis fósseis, nucleares) e avalie os trade-offs de cada fonte.
Combustíveis fósseis são densos em energia, mas emitem CO₂; nuclear não emite CO₂, mas deixa resíduos de longa duração.
Faça cálculos de meia-vida: após $n$ meias-vidas, uma fração $(\tfrac12)^n$ permanece.
Observe que solar e eólica são intermitentes e precisam de armazenamento ou reserva.
Conservação (eficiência) é frequentemente a opção mais barata e limpa – a energia não usada não precisa de combustível.
Conheça os graus de carvão (turfa → lignito → carbão bituminoso → antracita; mais calor/pressão/enterramento → maior energia) e os combustíveis não convencionais fracking (petróleo/gás xisto; poluição por água subterrânea + VOCs) e tar sands (bitume, intensivo em energia).
Etanol não adiciona CO₂ líquido, mas tem EROEI baixo; cogeração (calor e energia combinados) captura calor residual para que um único combustível forneça tanto eletricidade quanto calor.

Vocabulary · ⁨Vocabulário⁩ Train · ⁨Treinar⁩

English · ⁨Inglês⁩	Chinese · ⁨Chinês⁩	Pinyin
tar sands/tɑː sændz/	油砂	yóu shā
bitumen/ˈbɪtʃuːmən/	沥青	lì qīng
Nuclear power/ˈnjuːklɪə ˈpaʊə/	核能	hé néng

Renewable and Nonrenewable Resources · ⁨Recursos Renováveis e Não Renováveis⁩

Global Energy Consumption · ⁨Consumo Global de Energia⁩

Rastreie a energia da fonte ao uso

Fuel Types and Uses · ⁨Tipos e Usos de Combustíveis⁩

Distribution of Natural Energy Resources · ⁨Distribuição de Recursos Energéticos Naturais⁩

Fossil Fuels · ⁨Combustíveis Fósseis⁩

Nuclear Power · ⁨Energia Nuclear⁩

Energy from Biomass · ⁨Energia da Biomassa⁩

Solar Energy · ⁨Energia Solar⁩

Hydroelectric Power · ⁨Energia Hidrelétrica⁩

Geothermal Energy · ⁨Energia Geotérmica⁩

Hydrogen Fuel Cell · ⁨Célula a Combustível de Hidrogênio⁩

Wind Energy · ⁨Energia Eólica⁩

Energy Conservation · ⁨Conservação de Energia⁩

Exam tips · ⁨Dicas de prova⁩

Interactive lessons on this topic · ⁨Aulas interativas sobre este tópico⁩

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