Formas de Energia

     Existem, na natureza, três forças associadas com a maioria dos fenômenos conhecidos e que identificam três formas fundamentais de energia: a força gravitacional, a força eletromagnética e a força nuclear.

     A energia gravitacional resulta da força de atração da Terra sobre toda a matéria existente. O exemplo clássico que explica esse fenômeno é o experimento acidental de Isaac Newton, dormindo sob uma macieira, quando um fruto acionado pela força da gravidade caiu em direção ao solo, colindindo, no trajeto, com a cabeça do físico. A experiência derivou no enunciado que descreve: "a massa atrai a massa na razão direta das massas e inversa ao quadrado da distância".

     Uma das manifestações da energia elétrica resulta da força de atração ou repulsão, fenômeno descoberto por Coulomb, entre uma partícula carregada e outra em repouso. A energia resultante pode ser produzida, industrialmente, por geradores elétricos acionados por turbinas hidráulicas ou por geradores termoelétricos acionados por turbinas a vapor. A energia elétrica gerada transporta-se para matérias chamadas condutoras e exerce uma força adicional em outras cargas elétricas, produzindo a força magnética. Experimentos baseados nessa interferência recíproca dos movimentos elétricos e magnéticos produziram o primeiro dínamo e, depois, a eletricidade com os movimentos produzidos pela energia mecânica.

      A energia nuclear resulta das forças que atuam entre as partículas que compõem o núcleo da matéria. Essa força difere em muitos aspectos da força eletromagnética e gravitacional, mas ela é, em última análise, aquela que permite a existência humana, pois provém dessa energia, produzida no Sol, quase toda a a energia útil do planeta. Industrialmente, o aproveitamento seguro da energia nuclear pela fissão do núcleo ainda é incerto em decorrência da formação de resíduos altamente tóxicos.

      Essas três formas fundamentais de energia são as principais responsáveis por quase todo trabalho possível, natural ou artificial, e a realização de todos os fenômenos vivos. Essas energias, qualquer que seja a sua natureza, têm a capacidade de produzir trabalho. O calor ou energia calorífera pode ter origem nuclear (o calor produzido no Sol), eletromagnética (o calor produzido pelo raio) ou gravitacional (o calor vulcânico). De maneira análoga, pode-se dizer da luz que ela é solar, vulcânica ou eletromagnética.

     Todas essas energias são utilizadas, muitas vezes em uma ação combinada como a produção de hidroeletricidade. A luz solar, de origem nuclear, evapora as águas, cujos vapores, por convecção, alcança as nascentes dos rios. Represados, esses rios produzem potencial hídrico que, sob a ação da gravidade, produz a força mecânica para acionar turbinas e dínamos e gerar a energia elétrica, com a qual movem máquinas (energia mecânica). O aproveitamento da energia solar para geração de eletricidade pode ser sintetizado na figura abaixo.

     A vida depende fundamentalmente da energia solar para existir. Essa energia é utilizada pelas plantas para produzir energia química pela fotossíntese e, dessa forma, desencadear o processo da cadeia alimentar que permite a existência de vida biológica. Outras formas de energia bastante conhecidas como a energia hidráulica, que surge por conseqüência da evaporação da água na superfície terrestre, e os combustíveis fósseis, como petróleo e carvão mineral, formados pelo acúmulo de resíduos orgânicos nas florestas pré-históricas, também são originadas pela ação da energia solar. Os ciclos do carbono, da água e do ar, que são a base dos insumos energéticos humanos, são ciclos movidos a energia solar. Dessa energia derivam outras energias, responsáveis por outros fenômenos vitais como a energia térmica, química e biológica.

Fluxo da Cadeia Biológica de Energia

     A manutenção de qualquer forma de vida depende de transformações moleculares. As plantas armazenam energia liberada em reações químicas produzidas pela absorção de energia solar. Essa energia pode posteriormente ser transferida aos animais na forma de alimento. Uma grande parte do processo de transferência de energia é realizada por meio de reações químicas básicas. 
     De modo geral, as reações químicas ocorrem num sistema biológico com liberação ou absorção de energia como a respiração ou a fotossíntese. A respiração é um processo metabólico no qual há liberação de energia com o desencadeamento de uma série de reações entre elementos básicos da alimentação e do oxigênio, produzindo dióxido de carbono e água. A fotossíntese é um processo pelo qual as plantas e certos microorganismos convertem energia luminosa em energia biológica, produzindo carboidratos.