Ficha Didáctica. Tema Energía

Transcripción

1 Ficha Didáctica Tema Energía LA ENERGÍA La energía es una propiedad asociada a los objetos y sustancias y se manifiesta en las transformaciones que ocurren en la naturaleza. Si observas a tu alrededor, verás que la energía hace que las cosas sucedan. Si es de día, el Sol nos entrega energía en forma de luz y de calor. Si es de noche, los focos usan energía eléctrica para iluminar. Si ves pasar un auto, piensa que se mueve gracias a la gasolina, un tipo de energía almacenada. Nuestros cuerpos comen alimentos, que tienen energía almacenada. Usamos esa energía para jugar, estudiar... para vivir. La energía se manifiesta en los cambios físicos, por ejemplo, al elevar un objeto, transportarlo, deformarlo o calentarlo al quemar un trozo de madera.

2 Tipos de Energía La Energía mecánica es producida por fuerzas de tipo mecánico, como la elasticidad, la gravitación, etc., y la poseen los cuerpos por el hecho de moverse o de encontrarse desplazados de su posición de equilibrio. Puede ser de dos tipos: Energía cinética y energía potencial (gravitatoria y elástica): Algunas formas de energía pueden ser descritas como si tuvieran dos estados diferentes. La energía potencial es energía que está asociada con la posición de un objeto relativa a un campo de fuerza. Se puede pensar que es una energía que está guardada, que todavía no está en uso. Por ejemplo, cuando uno levanta un peso pesado y lo mantiene levantado, el peso tiene una energía potencial por su posición relativa a la fuerza de gravedad que lo empuja hacia abajo. Si el peso fuera soltado y empezara a caerse, la energía potencial que posee, se convertiría en energía cinética, que es la energía del movimiento. La Energía cinética es la energía asociada a los cuerpos que se encuentran en movimiento, depende de la masa y de la velocidad del cuerpo. Ej.: El viento al mover las aspas de un molino.

3 La Energía potencial es la energía que tiene un cuerpo situado a una determinada altura sobre el suelo. Ej.: El agua embalsada, que se manifiesta al caer y mover la hélice de una turbina. La Energía puede manifestarse de diferentes maneras: en forma de movimiento (cinética), de posición (potencial), de calor, de electricidad, de radiaciones electromagnéticas, etc. Según sea el proceso, la energía se denomina: Energía térmica Energía eléctrica Energía radiante Energía química Energía nuclear La Energía eléctrica es causada por el movimiento de las cargas eléctricas en el interior de los materiales conductores. Esta energía produce, fundamentalmente, 3 efectos: luminoso, térmico y magnético. Ej.: La transportada por la corriente eléctrica en nuestras casas y que se manifiesta al encender una bombilla. La Energía térmica se debe al movimiento de las partículas que constituyen la materia. Un cuerpo a baja temperatura tendrá menos energía térmica que otro que esté a mayor temperatura. La Energía radiante es la que poseen las ondas electromagnéticas como la luz visible, las ondas de radio, los rayos ultravioleta (UV), los rayos infrarrojo (IR), etc. La característica principal de esta energía es que se puede propagar en el vacío, sin necesidad de soporte material alguno. Ej.: La energía que proporciona el Sol y que nos llega a la Tierra en forma de luz y calor. La Energía química es la que se produce en las reacciones químicas. Una pila o una batería poseen este tipo de energía. Ej.: La que posee el carbón y que se manifiesta al quemarlo. La Energía nuclear es la energía almacenada en el núcleo de los átomos y que se libera en las reacciones nucleares de fisión y de fusión, ej.: la energía del uranio, que se manifiesta en los reactores nucleares.

4 Fuentes de Energía Las Fuentes de energía son los recursos existentes en la naturaleza de los que la humanidad puede obtener energía utilizable en sus actividades. 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". Energías renovables y no 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) La Energía hidráulica es la producida por el agua retenida en embalses o pantanos a gran altura (que posee energía potencial gravitatoria). Si en un momento dado se deja caer hasta un nivel inferior, esta energía se convierte en energía cinética y, posteriormente, en energía eléctrica en la central hidroeléctrica.

5 Fuente: ecoportal.net 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 calidad de las aguas. La Energía eólica es la energía cinética producida por el viento. se transforma en electricidad en unos aparatos llamados aerogeneradores (molinos de viento especiales). 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.

6 La Energía Solar es una fuente de energía limpia. La captación de la radiación solar sirve tanto para transformar la energía solar en calor (térmica), como para generar electricidad. 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 (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 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. Qué tienen en común todos los ejemplos que hemos dado? Dos cosas: la transformación (de una energía en otra) y la transferencia (la energía pasa de un objeto hacia otro). El principio crucial y subyacente en estas series de transformaciones de energía (y en todas las transacciones energéticas) es que la energía puede cambiar su forma, pero no puede surgir de la nada o desaparecer. Si sumamos toda la energía que existe después de una transformación energética, siempre terminaremos con la misma cantidad de energía con la que comenzamos, pese a que la forma puede haber cambiado.

7 EL IMPACTO DE LAS ACTUALES FUENTES DE ENERGÍA El elevado consumo de energía y la utilización de fuentes no renovables y altamente impactantes en el medio ambiente son unos de los principales responsables de la crisis ecológica de la segunda mitad del siglo XX. De toda la energía consumida en el mundo, el 85% proviene de quemar combustibles fósiles, el 6% de quemar biomasa, el 3% del aprovechamiento de la energía hidráulica, y el 6% de la nuclear. Mayoritariamente son fuentes no renovables, es decir, se agotan a medida que se utilizan; sucias, ya que tienen una gran repercusión en el medio ambiente, y se distribuyen de forma desigual en nuestro planeta. Fuente de energía combustibles fósiles nuclear gran hidráulica El impacto de las principales fuentes de energía sucias Fase de utilización de la Impacto ambiental y social fuente contaminación del suelo contaminación atmosférica contaminación del agua lluvia ácida contaminación urbana (niebla exploraciones petrolíferas, fotoquímica) extracción,refinación, mareas negras transporte,combustión aumento del efecto invernadero disminución recursos pesqueros graves molestias a poblaciones locales violación derechos humanos contaminación del aire contaminación del suelo y aguas subterráneas envenenamiento radioactivo producción de resíduos de altro riesgo inundación de grandes extensiones de tierras fértiles deforestación variaciones importantes en los caudales de agua migración forzada de miles de personas aumento de enferemedades que se transmiten en el agua dulce (ej. malaria) extracción de uranio, producción de electricidad en la central térmica, residuos de la actividad antes y después de la construcción de la central hidroeléctrica

8 La desigual distribución de las fuentes de energía Las fuentes no renovables están bastante concentradas en pocos lugares y en manos de pocos estados-nación. El 77% de los recursos del carbón están en manos de 4 países (EEUU, la ex-urss, China y Suráfrica), el 64% del petróleo y el 45% del gas natural están en la región del Oriente Medio, y el 78% de uranio está también en pocas manos (Canadá, EEUU, Australia, Namibia, Níger y Suráfrica). Tabla Consumo de energía por regiones, por combustible (1991). Petajoulis (PJ) a Región Petroleo Carbón Gas natural Nuclear E. hidráulica b Biomasad Países industrializadosc Países en vía de desarrollo Mundo a. Un petajulio (PJ) = joulios b. Incluye la electricidad producida por fuentes geotérmicas y por la fuerza del viento. c. Países industrializados: America del Norte, Europa, Ex-URSS, Japón, Australia ynueva Zelanda. d. leña, abonos, residuos agrícolas Fuente: Naciones Unidas y Banco Mundial El ciclo de la Energía. Todo se transforma. Podemos entender la vida como una compleja serie de transacciones energéticas, en las cuales la energía es transformada de una forma a otra, o transferida de un objeto hacia otro. Toma, como ejemplo, un manzano. El árbol absorbe luz -energía- de la radiación solar, convirtiendo la energía luminosa en energía potencial química almacenada en enlaces químicos. Luego utiliza esta energía para producir hojas, ramas y frutos. Cuando una manzana, "llena" de energía potencial química, se cae del árbol al suelo, su energía de posición (almacenada como energía potencial gravitacional) se transforma en energía cinética, la energía del movimiento, a medida que cae. Cuando la manzana golpea el suelo, la energía cinética se transforma en calor (energía calórica) y sonido (energía acústica). Cuando te comes la manzana, tu cuerpo transforma su energía química almacenada en el movimiento de tus músculos (entre otras cosas)... Con las máquinas y las fuentes energéticas sucede lo mismo. El motor de un auto, por ejemplo, transforma la gasolina (que contiene energía química almacenada hace mucho tiempo por seres vivos) en calor. Luego transforma ese calor en, por ejemplo, energía cinética.

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