Principios de conservación de la energía
Degradación de la energía
¿Qué es el trabajo?
Fuentes de energía
Energía en los seres vivos
Energías renovables
Energías no renovables
miércoles, 5 de noviembre de 2008
TEMARIO
TRANSFORMACIONES,PRINCIPIO CONSERVACION DE LA ENERGIA ,TRABAJO. ,
.
PRINCIPIO CONSERVACION DE
El Principio de conservación de la energía indica que la energía no se crea ni se destruye; sólo se transforma de unas formas en otras. En estas transformaciones, la energía total permanece constante; es decir, la energía total es la misma antes y después de cada transformación.
En el caso de la energía mecánica se puede concluir que, en ausencia de rozamientos y sin intervención de ningún trabajo externo, la suma de las energías cinética y potencial permanece constante. Este fenómeno se conoce con el nombre de Principio de conservación de la energía mecánica.
DEGRADACION DE
Unas formas de energía pueden transformarse en otras. En estas transformaciones la energía se degrada, pierde calidad. En toda transformación, parte de la energía se convierte en calor o energía calorífica.
Cualquier tipo de energía puede transformarse íntegramente en calor; pero, éste no puede transformarse íntegramente en otro tipo de energía. Se dice, entonces, que el calor es una forma degradada de energía. Son ejemplos:
- La energía eléctrica, al pasar por una resistencia.
- La energía química, en la combustión de algunas sustancias.
- La energía mecánica, por choque o rozamiento.
Se define, por tanto, el Rendimiento como la relación (en % por ciento) entre la energía útil obtenida y la energía aportada en una transformación.
Instintivamente, por trabajo, entendemos todo tipo de actividad o esfuerzo humano. ¿Nos conformamos con tal idea? En absoluto, dentro del campo de
El mecánico, e electricista, el proyectista etc , tienen un sentido mas concreto de la palabra «trabajo»; les representa algo más. Saben que, para que exista trabajo, se necesita la acción de una fuerza y, al mismo tiempo, que esta provoque un desplazamiento del cuerpo, o de los componentes del mismo, sobre el cual actúa.
Ejemplo: - En un circuito eléctrico se puede disponer de una fuerza electromotriz pero, si el interruptor está abierto, no existe desplazamiento de electrones, lo que motiva que no se produzca un trabajo en cualquiera de los receptores acoplados.
Nos explicamos en los términos siguientes, TRABAJO ES EL PRODUCTO DEL VALOR DE UNA FUERZA, APLICADA SOBRE UN CUERPO, POR EL VALOR DEL ESPACIO RECORRIDO POR DICHO CUERPO. Y solamente se produce trabajo cuando se cumple la condición de desplazamiento.
También podernos decir que, se origina trabajo, siempre que una fuerza desplaza su punto de aplicación; o que, trabajo, es el efecto conseguido al ser trasladado un cuerpo por la acción de una fuerza ejercida sobre el mismo.
Recordemos al científico escribiendo y moviendo el útil de escritura por la acción de la fuerza que, sobre dicho útil, ejerce su mano. Ese sería su trabajo puramente físico.
Inicialmente, el trabajo se obtiene como consecuencia de la presencia de una fuerza, y ésta, a su vez, proviene de la energía. Además, no olvidemos una de las definiciones de la energía... «es la capacidad que posee la materia para poder producir... TRABAJO».
Vemos cómo los conceptos de energía, fuerza y trabajo se relacionan. En base a tal relación, y considerando conjuntamente dichos conceptos, podemos reseñar que la palabra trabajo se refiere a la transmisión de energía, transmisión que se produce cuando una fuerza se aplica a un cuerpo, provocando el movimiento del mismo.
El trabajo se representa por la letra T.
Fórmula: Según las definiciones expuestas, se tiene que
T = F*e* cos a
en la que: T = trabajo en Julios.
F = fuerza en Newton.
e = espacio recorrido por el cuerpo en m.
a = ángulo formado por la dirección de la fuerza aplicada y la trayectoria seguida por el cuerpo. Cuando ambas coinciden a=0 y cos a = 1. Ver figura 9.
El trabajo se mide en las mismas unidades que la energía, siendo una de ellas el kilográmetro (kgm), de tal modo que 1 kgm = 9,8 J.
LA ENERGÍA
LA ENERGÍA
Energía es la capacidad de realizar trabajos, fuerzas y movimientos. Solo podemos observar sus efectos, ya que es invisible pero no por eso menos importante, sino todo lo contrario, esta permite que suceda casi todo en el universo: La vida, una luz, una corriente eléctrica, la carrera de un auto, Una llama, Un ruido o el viento. Y obviamente la energía Nuclear. Según La ley de la conservación de la energía esta no se crea ni se destruye, solo se transforma.
Hay muchos tipos de energías: Energía sintética, Energía lumínica, Energía sonora, Energía Nuclear etc.
· Energía térmica
· Energía eléctrica
· Energía radiante
· Energía química
· Energía nuclear
ENERGÍA TERMICA
Movimiento de las partículas en la materia en estado gaseoso
La transferencia de energía térmica de un cuerpo a otro debido a una diferencia de temperatura se denomina calor
ENERGÍA ELÉCTRICA.
ENERGÍA RADIANTE
ENERGÍA QUIMICA
Energía nuclear controlada en una central nuclear - Energía nuclear incontrolada en una bomba atómica
ENERGÍA NUCLEAR DE FISIÓN
ENERGÍA NUCLEAR DE FUSIÓN
ras muy elevadas, de millones de ºC, como en las estrellas).
LAS FUENTES DE ENERGÍA
LAS FUENTES DE ENERGÍA
El origen de casi todas las fuentes de energía es el Sol, que "recarga los depósitos de energía". Las fuentes de energía se clasifican en dos grandes grupos: renovables y no renovables; según sean recursos "ilimitados" o "limitados".
Fuentes De Energía Renovables
FUENTES DE ENERGÍA RENOVABLES
Las Fuentes de energía renovables son aquellas que, tras ser utilizadas, se pueden regenerar de manera natural o artificial. Algunas de estas fuentes renovables están sometidas a ciclos que se mantienen de forma más o menos constante en la naturaleza.
Existen varias fuentes de energía renovables, como son:
- Energía mareomotriz (mareas)
- Energía hidráulica (embalses)
- Energía eólica (viento)
- Energía solar (Sol)
- Energía de la biomasa (vegetación)
Energía Mereomotriz
ENERGÍA MAREOMOTRIZ
Ventajas: Es una fuente de energía limpia, sin residuos y casi inagotable.
Inconvenientes: Sólo pueden estar en zonas marítimas, pueden verse afectadas por desastres climatológicos, dependen de la amplitud de las mareas y las instalaciones son grandes y costosas.
Energía Hidráulica
ENERGÍA HIDRÁULICA
Ventajas: Es una fuente de energía limpia, sin residuos y fácil de almacenar. Además, el agua almacenada en embalses situados en lugares altos permite regular el caudal del río.
Inconvenientes: La construcción de centrales hidroeléctricas es costosa y se necesitan grandes tendidos eléctricos. Además, los embalses producen pérdidas de suelo productivo y fauna terrestre debido a la inundación del terreno destinado a ellos. También provocan la disminución del caudal de los ríos y arroyos bajo la presa y alteran la calid
ad de las aguas.
ENERGÍA EÓLICA
ENERGÍA EÓLICA
Aerogeneradores
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| Ventajas: Es una fuente de energía inagotable y, una vez hecha la instalación, gratuita. Además, no contamina: al no existir combustión, no produce lluvia ácida, no contribuye al aumento del efecto invernadero, no destruye la capa de ozono y no genera residuos. |
| Inconvenientes: Es una fuente de energía intermitente, ya que depende de la regularidad de los vientos. Además, los aerogeneradores son grandes y caros. |
Aerogeneradores
ENERGÍA SOLAR
ENERGÍA SOLAR
La conversión térmica de alta temperatura consiste en transformar la energía solar en energía térmica almacenada en un fluido. Para calentar el líquido se emplean unos dispositivos llamados colectores.
La conversión fotovoltaica consiste en la transformación directa de la energía luminosa en energía eléctrica. Se utilizan para ello unas placas solares formadas por células fotovoltaicas (de silicio o de germanio).
| Ventajas: Es una energía no contaminante y proporciona energía barata en países no industrializados. |
| Inconvenientes: Es una fuente energética intermitente, ya que depende del clima y del número de horas de Sol al año. Además, su rendimiento energético es bastante bajo. |
Energía de la biomasa
ENERGÍA DE
Ventajas: Es una fuente de energía limpia y con pocos residuos que, además son biodegradables. También, se produce de forma continua como consecuencia de la actividad humana.
Inconvenientes: Se necesitan grandes cantidades de plantas y, por tanto, de terreno. Se intenta "fabricar" el vegetal adecuado mediante ingeniería genética. Su rendimiento es menor que el de los combustibles fósiles y produce gases, como el dióxido de carbono, que aumentan el efecto invernadero.
ENERGIAS NO REVOVABLES
ENERGIAS NO REVOVABLES
Las Fuentes de energía no renovables son aquellas que se encuentran de forma limitada en el planeta y cuya velocidad de consumo es mayor que la de su regeneración.
Existen varias fuentes de energía no renovables, como son:
- Los combustibles fósiles (carbón, petróleo y gas natural)
- La energía nuclear (fisión y fusión nuclear)
Los Combustibles Fósiles
LOS COMBUSTIBLES FÓSILES
Los Combustibles fósiles (carbón, petróleo y gas natural) son sustancias originadas por la acumulación, hace millones de años, de grandes cantidades de restos de seres vivos en el fondo de lagos y otras cuencas sedimentarias.
El Carbón
EL CARBÓN
El Carbón es una sustancia ligera, de color negro, que procede de la fosilización de restos orgánicos vegetales. Existen 4 tipos: antracita, hulla, lignito y turba.
El carbón se utiliza como combustible en la industria, en las centrales térmicas y en las calefacciones domésticas.
El Petrólio
EL PETRÓLEO
El Petróleo es el producto de la descomposición de los restos de organismos vivos microscópicos que vivieron hace millones de años en mares, lagos y desembocaduras de ríos. Se trata de una sustancia líquida, menos densa que el agua, de color oscuro, aspecto aceitoso y olor fuerte, formada por una mezcla de hidrocarburos (compuestos químicos que sólo contienen en sus moléculas carbono e hidrógeno).
El petróleo tiene, hoy día, muchísimas aplicaciones, entre ellas: gasolinas, gasóleo, abonos, plásticos, explosivos, medicamentos, colorantes, fibras sintéticas, etc. De ahí la necesidad de no malgastarlo como simple combustible.
Se emplea en las centrales térmicas como combustible, en el transporte y en usos domésticos.
El Gas Natural
EL GAS NATURAL
El Gas natural tiene un origen similar al del petróleo y suele estar formando una capa o bolsa sobre los yacimientos de petróleo. Está compuesto, fundamentalmente, por metano (CH4). El gas natural es un buen sustituto del carbón como combustible, debido a su facilidad de transporte y elevado poder calorífico y a que es menos contaminante que los otros combustibles fósiles.
La energía Nuclear
Una central nuclear es un tipo de central eléctrica en la que, en lugar de combustibles fósiles, se emplea uranio-235, un isótopo del elemento uranio que se fisiona en núcleos de átomos más pequeños y libera una gran cantidad de energía (según la ecuación E = mc2 de Einstein), la cual se emplea para calentar agua que, convertida en vapor, acciona unas turbinas unidas a un generador que produce la electricidad.
Las reacciones nucleares de fisión en cadena se llevan a cabo en los reactores nucleares, que equivaldrían a la caldera en una central eléctrica de combustibles fósiles.
Ventajas: Pequeñas cantidades de combustible producen mucha energía y las reservas de materiales nucleares son abundantes.
Inconvenientes: Las centrales nucleares generan residuos de difícil eliminación. El peligro de radiactividad exige la adopción de medidas de seguridad y control que resultan muy costosas.
El Deuterio, Energía nuclear de fisión
EL DEUTERIO. ENERGÍA NUCLEAR DE FISIÓN
Para que esta reacción en cadena se produzca, es necesario usar sustancias que se desintegren fácilmente, es decir, sustancias radiactivas. Estas sustancias son muy peligrosas para el hombre si no se manejan con las precauciones adecuadas.
La sustancia más usada es el uranio-235, aunque también se usan el uranio-233 y el plutonio-239.
En todas estas reacciones, una pequeña parte de masa se transforma en energía según la ecuación E = mc2. Por eso se obtienen cantidades tan grandes de energía. Si
En la fusión nuclear se unen átomos pequeños para formar otros de mayor tamaño. En el proceso se liberan grandes cantidades de energía, mucho mayores que en la fisión.
La sustancia más adecuada para fusionarse es el hidrógeno o alguno de sus isótopos para dar lugar a helio. La más adecuada es la fusión entre deuterio (hidrógeno-2) y tritio (hidrógeno-3).
Ventajas: No produce residuos radiactivos y el hidrógeno es muy abundante en la naturaleza.Inconvenientes: Para iniciar la reacción hace falta una temperatura de 100 millones de grados centígrados. Conseguir esta temperatura es muy difícil aunque se ha podido alcanzar durante breves instantes con potentes rayos láser.
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