TEMA 1.- LA ENERGÍA, EL MOTOR DE LA VIDA.

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1 TEMA 1.- LA ENERGÍA, EL MOTOR DE LA VIDA. INTRODUCCIÓN. Todas las situaciones de la vida cotidiana ponen de manifiesto fenómenos energéticos. Pero vamos a definir lo que entendemos por Energía. Energía es la propiedad que: Permite producir cambios en los cuerpos (como el aumento de temperatura de la leche cuando la metemos en el microondas). Puede ser almacenada (la energía eléctrica de las pilas de una radio). Puede ser transformada o transferida (al calentarnos con una estufa eléctrica). La energía se manifiesta de muchas formas. Todas estas formas de la energía son intercambiables entre sí, pero además: La energía no se crea ni se destruye, sólo se transforma. Esto es lo que se conoce como: Principio de conservación de la energía. Por ejemplo, en una bombilla, la energía eléctrica se transforma en luz y calor. El ser humano explota los recursos naturales (carbón, petróleo, viento, sol, etc.) para obtener energía y transformarla en la forma más adecuada para utilizarla. TIPOS DE ENERGÍA. La energía mecánica. Quién no sabe lo que es la velocidad? y la altura?. Pues en esto se basan los dos tipos de energía mecánica que hay. Energía cinética. Es la energía que poseen los cuerpos por estar en movimiento. Por ejemplo, si una pelota de tenis nos da en la cabeza, nos hará más daño cuanta más velocidad traiga. Es decir: Cuanta más velocidad lleve un cuerpo, mayor será su energía cinética. Energía potencial gravitatoria. Es la energía que poseen los cuerpos por estar situados a una cierta altura sobre la superficie terrestre.

2 Si situamos un cuerpo a una cierta altura, la tendencia de este es caer al suelo. Evidentemente, a mayor altura, más fuerte es el porrazo, mayor energía potencial gravitatoria tendrá el cuerpo. OTROS TIPOS DE ENERGÍA Energía potencial elástica. Es la energía asociada a la deformación de los cuerpos. Esta energía se libera cuando, por ejemplo, un muelle que está comprimido se suelta. Todos hemos oído hablas de los amortiguadores del coche o de la moto, tan necesarios para superar los baches de la carretera. Energía térmica o calorífica. Es la energía relacionada con el calor. Es la energía liberada en forma de calor y pasa de los cuerpos calientes a los fríos. Cuando dos cuerpos están en contacto, el calor se transmite por conducción. Por ejemplo, si cogemos una cerveza del frigorifico, el calor de nuestra mano pasa a la cerveza. Si el calor pasa de un cuerpo a otro a través de un fluido, se llama calor por convección. Por ejemplo, si acercamos la mano a un radiador, sin llegar a tocarlo, el calor nos llega a través del aire (el aire es un fluido, al igual que el agua). Por último, cuando se calienta el agua de la ducha gracias al sol en el acumulador térmico del tejado, estamos calentando por radiación, es decir, por las ondas electromagnéticas que provienen del sol. Energía eléctrica. Es la energía que se produce por el movimiento de electrones en el interior de un cable. Las pilas, las baterías o la dinamo de una bicicleta producen dicho movimiento. La energía eléctrica es: Fácil de generar. Fácil de transportar por cables eléctricos. Fácil de transformar en otras energías. Energía química. La energía química es la generada por las reacciones químicas que se pruducen en el interior de los cuerpos. En la actualidad, la energia quimica es la que mueve los automiviles, los buques y los aviones y, en general, millones de máquinas. Tanto la combustión del carbón, de la leña o del petróleo en las máquinas de vapor como la de los derivados del petróleo en el estrecho y reducido espacio de los cilindros de un motor de explosión, constituyen

3 reacciones químicas. Cuando se trata de las reacciones químicas que se producen, por ejemplo, en el interior de nuestros cuerpos, gracias a los alimentos, se habla de energía metabólica. Estos alimentos se caracterizan por su poder calorífico. Energía nuclear. Es la almacenada en el núcleo del átomo. Se aprovecha rompiendo núcleos de materiales pesados, como el uranio. Este proceso se llama fisión nuclear. La fisión (separación) nuclear consiste en el bombardeo mediante neutrones, de átomos (normalmente de uranio 235). El átomo afectado se divide en dos. En este proceso, la pérdida de masa se transforma en energía calorífica. Este calor es utilizado en las centrales nucleares para generar energía eléctrica. Energía sonora. La energía sonora es la que transportan las ondas sonoras. Los sonidos más intensos son los que transportan más energía. Energía hidráulica. La energía hidráulica se basa en aprovechar la caída del agua desde cierta altura. La energía potencial, durante la caída, se convierte en cinética. El agua pasa por las turbinas a gran velocidad, provocando un movimiento de rotación que finalmente, se transforma en energía eléctrica por medio de los generadores. Es un recurso natural disponible en las zonas que presentan suficiente cantidad de agua, y una vez utilizada, es devuelta río abajo. Su desarrollo requiere construir pantanos, presas, canales de derivación, y la instalación de grandes turbinas y equipamiento para generar electricidad. Todo ello implica la inversión de grandes sumas de dinero, por lo que no resulta competitiva en regiones donde el carbón o el petróleo son baratos. Sin embargo, el peso de las consideraciones medioambientales y el bajo mantenimiento que precisan una vez estén en funcionamiento centran la atención en esta fuente de energía. Energía solar. La energía solar es la energía producida por el sol y que es convertida a energía útil por el ser humano, ya sea para calentar algo o producir electricidad (como sus principales aplicaciones). Cada año el sol arroja 4 mil veces más energía que la que consumimos, por lo que su potencial es prácticamente ilimitado. La intensidad de energía disponible en un punto determinado de la tierra depende, del día del año, de la hora y de la latitud. Además, la cantidad de energía que puede recogerse depende de la orientación del dispositivo receptor. Actualmente es una de las energías renovables más desarrolladas y usadas en todo el mundo.

4 De qué manera convertimos la energía solar en energía útil para su uso cotidiano? Esta energía renovable se usa principalmente para dos cosas, aunque no son las únicas, primero para calentar cosas como comida o agua, conocida como energía solar térmica, y la segunda para generar electricidad, conocida como energía solar fotovoltaica. Los principales aparatos que se usan en la energía solar térmica son los calentadores de agua y las estufas solares. Para generar la electricidad se usan las células solares, las cuales son el alma de lo que se conoce como paneles solares, las cuales son las encargadas de transformarla en energía eléctrica. Sus usos no se limitan a los mencionados aquí, pero estas dos utilidades son las más importantes. Otros usos de la energía solar son: Potabilizar agua Estufas Solares Secado Evaporación Destilación Refrigeración Energía eólica. La energía eólica es la energía obtenida del viento, es decir, aquella que se obtiene de la energía cinética generada por efecto de las corrientes de aire y así mismo las vibraciones que el aire produce. El término eólico viene del latín Aeolicus, perteneciente o relativo a Eolo, dios de los vientos en la mitología griega y, por tanto, perteneciente o relativo al viento. La energía eólica ha sido aprovechada desde la antigüedad para mover los barcos impulsados por velas o hacer funcionar la maquinaria de molinos al mover sus aspas. Energía de la biomasa. La biomasa incluye la madera, plantas de crecimiento rápido, algas cultivadas, restos de animales, etc. Es una fuente de energía procedente, en último lugar, del sol, y es renovable siempre que se use adecuadamente. La biomasa puede ser usada directamente como combustible. Alrededor de la mitad de la población mundial sigue dependiendo de la biomasa como fuente principal de energía. El problema es que en muchos lugares se está quemando la madera y destruyendo los bosques a un ritmo mayor que el que se reponen, por lo que se están causando graves daños ambientales: deforestación, pérdida de biodiversidad, desertificación, degradación de las fuentes de agua, etc.

5 Energía geotérmica. Se llama energía geotémica a la que se encuentra en el interior de la tierra en forma de calor, como resultado de: La desintegración de elementos radiactivos. El calor permanente que se originó en los primeros momentos de formación del planeta. Esta energía se manifiesta por medio de procesos geológicos como volcanes, los geíseres que expulsan agua caliente y las aguas termales. La conversión de la energía geotérmica en electricidad consiste en la utilización de un vapor, que pasa a través de una turbina que está conectada a un generador, produciendo electricidad. El principal problema es la corrosión de las tuberías que transportan el agua caliente. Energía mareomotriz. La energía mareomotriz es la que resulta de aprovechar las mareas, es decir, la diferencia de altura media de los mares según la posición relativa de la Tierra y la Luna, y que resulta de la atracción gravitatoria de esta última y del Sol sobre las masas de agua de los mares. Esta diferencia de alturas puede aprovecharse interponiendo partes móviles al movimiento natural de ascenso o descenso de las aguas, junto con mecanismos de canalización y depósito, para obtener movimiento en un eje. Mediante su acoplamiento a un alternador se puede utilizar el sistema para la generación de electricidad, transformando así la energía mareomotriz en energía eléctrica, una forma energética más útil y aprovechable. UNIDADES DE LA ENERGÍA. La energía se puede medir en diferentes unidades dependiendo de la forma en la que se encuentre. Las más habituales son: Julio (J). Es la unidad de medida de todo tipo de energía en el Sistema Internacional de Medidas. Caloria (cal). Se usa sobre todo para medir el contenido energético de los alimentos. Normalmente se utiliza un múltiplo de la caloría, la kilocaloría (kcal), equivalente a 1000 calorías. Kilowatiohora (kwh). Se usa como unidad de medida habitual del consumo eléctrico.

6 Ejercicios: 1.- Enlaza cada tipo de energia con su correspondiente origen. a) Geotérmica salto de agua b) Solar movimiento del mar c) Hidráulica leña ardiendo d) Biomasa sol e) Mareomotriz viento f) Eólica átomos de uranio g) Nuclear bombilla h) Luminosa calor interno de la Tierra 2.- Señala cuales de las siguientes caracteristicas es aplicable a la energía: (selecciona una respuesta) a) No puede ser transferida de unos cuerpos a otros. b) Puede transformarse de un tipo a otro. c) No se puede almacenar, tan solo producir y consumir 3.- Qué tipo de centrales eléctricas utilizan uranio como fuente de energía? a) Las centrales hidráulicas. b) Las centrales nucleares. c) Las centrales mareomotrices d) Las centrales eólicas. 4.- Fíjate bien en la siguiente información nutricional de un cierto producto alimenticio: El valor energético viene dado en kcal (69 kcal por cada porción de 30 gramos). Contesta a las siguientes preguntas: a) Cuántas calorías habrá en una porción de 30 gramos? b) Cuántos julios habrá en esa misma porción? c) Cuántas kilocalorías tendrán 100 gramos de ese mismo producto?