!"! También la que se intercambia cuando un cuerpo cambia de un estado físico a otro.

Transcripción

1 T7: La Energía. 1.- Qué es la energía?: En realidad no se sabe qué es, pero una definición: La energía es una magnitud física que mide la capacidad de un cuerpo o sistema material para producir cambios en él mismo o en otros cuerpos. Su unidad en el S.I. es el julio (J) Origen de la energía: 1.-La mayor parte de la energía que usamos proviene del Sol, que ilumina y calienta la Tierra. 2.-Gracias al Sol, las plantas realizan la fotosíntesis y se desarrollan siendo el alimento de los animales. 3.-Las plantas concentran la energía del Sol en forma de madera, que servirá de combustible. 4.-Biomasa: es el conjunto de hojas, ramas y otros restos vegetales que se convierten en combustibles. 5.-Combustibles fósiles: se forma a partir de restos animales y vegetales, que han quedado enterrados, que han sufrido transformaciones a lo largo de miles de años. 6.-Con la energía química de los combustibles es posible transformarla en velocidad (Ec) y altura (Ep). 7.-La energía del Sol también origina los vientos y el ciclo del agua, pudiendo transformarla con aerogeneradores o mediante pantanos en electricidad. 8.-Las diferentes formas de la energía se transforma en electricidad que hace funcionar muchos aparatos cotidianos. 2.- Formas de presentarse la energía: 2.1.Energía térmica: es la energía que se intercambia entre dos cuerpos o sistemas materiales que están a distinta temperatura. 𝑄 = 𝑚 𝑐 (𝑡 𝑡 ). 𝑚 = 𝑚𝑎𝑠𝑎 𝑘𝑔, 𝑐 = 𝑐𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑒𝑠𝑝𝑒𝑐𝑖𝑓𝑖𝑐𝑜 " ; 𝑡 = 𝑡𝑒𝑚𝑝𝑒𝑟𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 𝐾 ; 𝑡 = 𝑡𝑒𝑚𝑝𝑒𝑟𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 (𝐾) También la que se intercambia cuando un cuerpo cambia de un estado físico a otro. 𝑄 = 𝑚 𝐿, 𝑚 = 𝑚𝑎𝑠𝑎 𝑘𝑔, 𝐿 = 𝑐𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑙𝑎𝑡𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑓𝑢𝑠𝑖ó𝑛 𝑄 = 𝑚 𝐿, 𝑚 = 𝑚𝑎𝑠𝑎 𝑘𝑔, 𝐿 = 𝑐𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑙𝑎𝑡𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑣𝑎𝑝𝑜𝑟𝑖𝑧𝑎𝑐𝑖ó𝑛 " " *2.2.Energia cinética (Ec): es la energía que tiene un cuerpo cuando está en movimiento. Depende de su masa y su velocidad. 𝐸𝑐 = 𝑚 𝑣 ; 𝑚 = 𝑚𝑎𝑠𝑎 𝑘𝑔, 𝑣 = 𝑣𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 ( ) *2.3.Energía potencial (Ep): es la energía que tiene un cuerpo por el hecho de estar en una determinada posición. Depende de su masa y de su posición. 𝐸𝑝 = 𝑚 𝑔 ℎ ; 𝑚 = 𝑚𝑎𝑠𝑎 𝑘𝑔, 𝑔 = 9,8 𝑁 𝑘𝑔 ; ℎ = 𝑎𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎 (𝑚) *Energía mecánica (Em): es la suma de la Ec y Ep. 𝐸 = 𝐸𝑐 + 𝐸𝑝 = 𝑚 𝑣 + 𝑚 𝑔 ℎ 2.3.Energía eléctrica: es la energía que tienen las cargas en movimiento. 𝐸𝑒 = 𝑉 𝑞 ; 𝑉 = 𝑑. 𝑑. 𝑝. 𝑣𝑜𝑙𝑡𝑎𝑔𝑒 𝑜 𝑡𝑒𝑛𝑠𝑖ó𝑛 𝑉, 𝑞 = 𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎 (𝐶) 2.4.Energía radiante: es la energía que transportan las ondas electromagnéticas, como la luz, las ondas de telecomunicaciones (radio, TV), las microondas, los rayos X o rayos 𝛾. 𝐸𝑟 = ℎ 𝑓 ; ℎ = 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑃𝑙𝑎𝑛𝑐𝑘, 𝑓 = 𝑓𝑟𝑒𝑐𝑢𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 (𝐻𝑧) 2.5.Energía química: es la energía que poseen las sustancias y que se pone de manifiesto cuando intervienen en una reacción química. 2.6.Energía nuclear: es la energía que desprenden los núcleos de los átomos de algunos elementos químicos cuando se unen (fusión) o se rompen (fisión). 3.Características de la energía: a) La energía se transfiere de unos cuerpos a otros. (cuando se calientan, se funden o vaporizan) b) La energía se almacena. (en las pilas y baterías) c) La energía se transporta. (por los cables eléctricos o en bombonas) d) La energía se transforma. (eólica en eléctrica en los aerogeneradores) e) La energía se conserva. (principio de conservación de la energía) f) La energía se degrada. (de energía eléctrica a energía térmica del ambiente) Cómo intercambian energía los cuerpos?. a) En forma de calor: Dos cuerpos que están a distinta temperatura, si se ponen en contacto, intercambian energía, y esa energía cuando está pasando se llama calor. (calentamos un cazo con agua) b) En forma de trabajo mecánico: Si un cuerpo se desplaza por la acción de una fuerza que le aplica otro cuerpo y hay un desplazamiento, entonces hay una transferencia de energía de un cuerpo a otro. (empujamos un carrito de bebe). 4.Fuentes de energía: una fuente de energía es cualquier material o recurso natural que puede utilizar para obtener energía aprovechable. (muchos recursos energéticos se dedican y se transforman en energía eléctrica) Fuentes renovables y no renovables: - Fuentes no renovables de energía: son aquellas que se encuentran en la naturaleza en una cantidad limitada. No es posible reponer los recursos que se consumen para obtener energía, por lo que acabarán agotándose. (combustibles fósiles, o materiales radiactivos) - Fuentes renovables de energía: son aquellos cuyos recursos se recuperan después de su utilización, bien por que no se agotan (agua, viento, Sol) o porque se vuelven a obtener en un tiempo corto (biocombustibles). 4.2.Cómo se aprovechan las distintas fuentes de energía: a) Combustibles: son unas sustancias que cuando se quema se transforma en energía. Casi todos son combustibles fósiles (gas, carbón, petróleo). O bien combustibles cultivados (biocombustibles, biomasa). 1

2 Los combustibles se usan para obtener energía de distintas formas: - Por combustión directa (gas): en cocinas y calefacciones. - Por combustión de un motor (gasolina, gasóleo): en medios de transporte. - En centrales que la transforma en electricidad (carbón, gas, derivados del petróleo): en b) Materiales radiactivos: el uranio es el material radiactivo del que se obtiene la mayor parte de la energía nuclear, que se obtiene en las centrales nucleares. c) El agua: la energía obtenida del agua se llama energía hidráulica y se hace de diversas formas. - Directamente: del movimiento del agua en los antiguos molinos. - En las centrales hidráulicas: la energía del agua almacenada en las presas se transforma en energía eléctrica. - De las mareas: el agua en movimiento debido a las mareas que pueden mover las turbinas y generar electricidad, se llama energía mareomotriz. d) El viento: se aprovecha el movimiento del aire en la energía eólica. - Directamente: del movimiento de las aspas en los antiguos molinos. - En los aerogeneradores: la energía del viento mueve las palas de un rotor conectado a un generador de corriente. e) La Tierra: en el interior de la Tierra la temperatura es mas alta que en el exterior, y se aprovecha como energía geotérmica. f) El Sol: es la fuente principal de energía, es la energía solar, que puede ser. - Energía solar térmica: donde se aprovecha directamente mediante colectores o para obtener electricidad. - Energía solar fotovoltaica: mediante unos paneles solares que la transforma en electricidad. 5. Impacto ambiental de la energía: Conocer el impacto ambiental nos ayuda a decidir si una instalación o una fuente de energía son adecuadas para el lugar. 5.1.Impacto medioambiental de las energías no renovables: - Combustibles: Expulsan CO 2 al ambiente, que provoca un aumento del efecto invernadero, y el aumento de la temperatura media del planeta. También expulsan óxidos de nitrógeno y de azufre, que con el agua dan lugar a la lluvia ácida, que destruye los bosques. Además el transporte de los combustibles por barcos, oleoductos o gaseoductos pueden producir accidentes provocando mareas negras en los océanos. -Materiales radiactivos: estos materiales emiten unas radiaciones muy peligrosas durante miles de años. Cuando estos materiales se convierte en un residuo, hay que almacenarlo en condiciones de máxima seguridad Impacto medioambiental de las energías renovables: - El agua: los pantanos cambian el habitad natural donde desaparecen algunas especies y aparecen otras. - El viento: los aerogeneradores causan un gran impacto ambiental por el ruido, cambiando el habitad natural. - La Tierra: A veces hay que perforar profundamente para poder aprovechar la energía geotérmica. - El Sol: en la construcción de paneles solares se usa materiales que pueden ser contaminantes, y debemos tener cuidado en su reciclaje Resumen: fuentes de energía: Fuente Aprovechamiento Energía Impacto ambiental transformada Contaminantes Impacto físico NO RENOVABLES RENOVABLES Combustibles fósiles. (carbón, petróleo, gas natural) Materiales radiactivos Biomasa y combustibles Agua Viento Tierra Sol Combustión directa. Obtención electricidad. electricidad. Central nuclear. Controlada. Emisiones CO 2. Aumento efecto invernadero. Lluvia ácida, Vertidos. Controlada. Residuos radiactivos. Accidentes con emisiones radiactivas para miles de años Combustión directa. Controlada. La fotosíntesis compensa las emisiones de CO 2. Directo: molinos Depende: del caudal electricidad: central de la lluvia hidroeléctrica y de las mareas. mareomotriz. Directo: molinos electricidad: aerogeneradores. energía geotérmica. Directo: solar térmica electricidad: central solar térmica y fotovoltaica Depende del viento. Controlada. En zonas concretas Depende de la meteorología, y de la cantidad de Sol.. Materiales contaminantes en la fabricación de paneles Alteración paisaje: Minas de carbón, Explotaciones petrolíferas. Espacio que ocupa la central. Almacenes de residuos radiactivos. Necesario mucho terreno para el cultivo. Muy escaso. Pueblos sumergidos. Alteración del medio marino. Muy escasa. Alteración del hábitat natural Perforación del terreno Muy escaso. Instalaciones fotovoltaicas necesitan mucho espacio. 6. La energía que utilizamos: A lo largo de la historia, los seres humanos han necesitado cada vez más energía para vivir; en nuestros días las personas consumen mucha energía para realizar múltiples actividades. alimento, calefacción, transporte, industria, etc. No todos los países consumen la misma cantidad de energía Producción y consumo de energía en España: España consume más energía que produce y debe comprarla en el exterior. 2

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4 Teoría para resolver los problemas de examen siguientes: *2.2.Energia cinética (Ec): es la energía que tiene un cuerpo cuando está en movimiento. Depende de su masa y su velocidad. 𝐸𝑐 = 𝑚 𝑣 ; 𝑚 = 𝑚𝑎𝑠𝑎 𝑘𝑔, 𝑣 = 𝑣𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 ( ) *2.3.Energía potencial (Ep): es la energía que tiene un cuerpo por el hecho de estar en una determinada posición. Depende de su masa y de su posición. 𝐸𝑝 = 𝑚 𝑔 ℎ ; 𝑚 = 𝑚𝑎𝑠𝑎 𝑘𝑔, 𝑔 = 9,8 𝑁 𝑘𝑔 ; ℎ = 𝑎𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎 (𝑚) *Energía mecánica (Em): es la suma de la Ec y Ep. 𝐸 = 𝐸𝑐 + 𝐸𝑝 = 𝑚 𝑣 + 𝑚 𝑔 ℎ 1.- Calcula la energía cinética que tiene un ciclista de 70 kg de masa, cuando lleva una velocidad de 50 km/h. (pasar a m/s usando la regla de la cadena). Usar S.I. Datos del problema Fórmula que debemos usar Sustituimos datos y obtenemos solución 4

5 2.- Calcula la energía potencial que tiene una maceta de 5 kg de masa, situada en un balcón a 12 metros del nivel del suelo. Si no se pierde energía, y que toda la energía potencial se convierte en energía cinética, calcula con que velocidad impactará en el suelo. Usar S.I. Dato: g= 9,8 N/kg Datos del problema Fórmula que debemos usar Sustituimos datos y obtenemos solución 5