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1. Definición de energía; 2. Trabajo y Calor; 3. Unidades de la energía; 4. Fuentes de energía; 5. Energía de los combustibles fósiles; 6. Energía nuclear de fisión; 7. Energía nuclear de fusión; 8. Energía Hidraúlica; 9. Energía Eólica; 10. Energía Solar; 11. Energía de la Biomasa; 12. Energía Mareomotriz; 13. Energía Geotérmica.
La energía puede tener distintos orígenes y, dependiendo de ellos se le denomina de una forma u otra:
La energía presenta tres propiedades básicas:
En los siguientes ejemplos, se produce una interacción de carácter mecánico:
La grúa ejerce una fuerza sobre el cuerpo que sostiene, pudiéndolo subir o bajar una determinada altura. El hombre que empuja el trineo por la nieve, ejerce una fuerza sobre el mismo y le produce un desplazamiento.
Cuando la interacción es de tipo mecánico, es decir, mediante la actuación de una fuerza, como en los ejemplos citados, la transferencia de energía entre un cuerpo y otro se denomina TRABAJO.
Mientras se realiza trabajo sobre un cuerpo, se produce una transferencia de energía al mismo, por lo que puede decirse que el trabajo es energía en tránsito.
Cuando interaccionan dos cuerpos o sistemas que se encuentran a distintas temperaturas, como en los ejemplos de las fotos, la transferencia de energía que se produce se denomina calor.
El calor es energía en tránsito, es decir, energía que siempre fluye de una zona de mayor temperatura a otra de menor temperatura, con lo que eleva la temperatura de la segunda y reduce la de la primera. En los ejemplos anteriores, el agua o el refresco (mayor temperatura) ceden energía al hielo (menor temperatura). La consecuencia es que el agua o el refresco bajan su temperatura."En el lenguaje cotidiano" decimos que el agua "se enfría".
En física nuclear se utiliza como unidad el electrónvoltio (eV) definido como la energía que adquiere un electrón al pasar de un punto a otro entre los que hay una diferencia de potencial de 1 voltio.
Su relación con la unidad del SI es:
Para la energía eléctrica se emplea como unidad de producción el kilovatio-hora (kW·h) definido como el trabajo realizado durante una hora por una máquina que tiene una potencia de 1 kilovatio.
Para el calor se emplea también una unidad denominada caloría (cal) que se define como "la energía (calor) necesaria para elevar la temperatura en 1ºC a la masa de 1 gramo de agua pura".
Para poder evaluar la calidad energética de los distintos combustibles se establecen unas unidades basadas en el poder calorífico de cada uno de ellos. Las más utilizadas en economía energética son kcal/kg, tec y tep.
Entr el tep y el tec existe la equivalencia:
Un aspecto importante a tratar es conocer cuáles son las fuentes que usamos para aprovechar su energía, su utilidad, sus ventajas e incovenientes y su disponibilidad.
Nuestro planeta posee grandes cantidades de energía. Sin embargo, uno de los problemas más importantes es la forma de transformarla en energía utilizable. Las fuentes más buscadas son las que poseen un alto contenido energético y acumulan energía en la menor cantidad de materia posible. Es el caso del petróleo, carbón y gas natural. En otras, por el contrario, se encuentra difusa (solar, eólica, geotérmica, etc)
La mayor parte de las fuentes de energía, salvo la nuclear, la geotérmica y las mareas, derivan del Sol. El petróleo, el gas natural o el viento tienen su origen, aunque lejano, en la energía que proviene del Sol.
Las distintas fuentes de energía se clasifican en dos grandes grupos: renovables y no renovables.
La forma de energía que poseen los combustibles fósiles es energía interna, que podemos aprovechar a partir de las reacciones de combustión.
Se puede transformar en lo que habitualmente se denomina energía térmica (calefacción), energía eléctrica, energía cinética (a través de los motores de combustión interna), etc. Es utilizada en multitud de aplicaciones domésticas e industriales.
La forma de energía que se aprovecha del uranio es la energía interna de sus núcleos.
Se transforma en energía eléctrica. Una parte importante del suministro de energía eléctrica en los paises desarrollados tiene origen nuclear.
Para que tenga lugar la fusión, los núcleos cargados positivamente, deben aproximarse venciendo las fuerzas electrostáticas de repulsión. La energía cinética necesaria para que los núcleos que reaccionan venzan las interacciones se suministra en forma de energía térmica (fusión térmica)
La energía del Sol es un ejemplo de este tipo de energía. Actualmente se intentan reproducir los mismos procesos de fusión que ocurren en el Sol, pero de forma controlada.
Calentar para conseguir un gas sobrecalentado (plasma) en donde los electrones salgan de sus órbitas y donde los núcleos puedan ser controlados por campos magnéticos.
Confinar, para mantener la materia en estado de plasma o gas ionizado, encerrada en la cavidad del receptor el tiempo suficiente para que pueda reaccionar.
La forma de energía que posee el agua de los embalses es energía potencial gravitatoria, que podemos aprovechar conduciéndola y haciéndola caer por efecto de la gravedad.
Se puede transformar en energía mecánica en los molinos de agua y en energía eléctrica en las centrales hidroeléctricas.
La forma de energía que posee es la energía cinética del viento, que podemos aprovechar en los molinos, en la navegación a vela,...
Se puede transformar en energía mecánica en los molibos de vientos o barcos de vela, y en energía eléctrica en los aerogeneradores.
La forma de energía que posee el Sol es energía nuclear interna que se transforma en la energía que emite mediante procesos de fusión. El Sol emite sin cesar lo que se llama energía radiante o, simplemente, radiación.
Se transforma en lo que habitualmente se denomina energía térmica y en energía eléctrica. Se puede realizar directamente (fotovoltaica) o indirectamente.
Se puede transformar en combustibles sólidos (carbón vegetal), líquidos (alcohol y otros) y gaseosos (biogás). De su combustión se puede obtener energía eléctrica.
Se transforma en energía eléctrica.
Se transforma en energía eléctrica o en energía térmica para calefacción.
Trabajo y Calor
La energía puede transferirse entre los sistemas. Dicha transferencia se produce mediante interacciones entre los cuerpos o sistemas provocando cambios en los mismos.
Las interacciones pueden ser diferentes y, por tanto, los cambios o transformaciones que producen también.
De manera inversa, el Sol, en el otro ejemplo, (mayor temperatura) transfiere energía al agua del mar (menor temperatura) y el agua aumenta su temperatura o, como se suele decir, "se calienta".
Unidades de la energía
Tanto para la energía como el trabajo y el calor, que son energía en tránsito, se emplea la misma unidad en el Sistema Internacional de unidades (SI) el julio (J) definido como el trabajo realizado por la fuerza de 1 newton cuando se desplaza su punto de aplicación 1 metro.
Fuentes de energía
Llamamos fuente de energía a un sistema natural cuyo contenido energético es susceptible de ser transformado en energía útil.
FUENTES DE ENERGÍA
RENOVABLES
NO RENOVABLES
Carbón, Petróleo, Gas Natural.
Energía de los combustibles fósiles
Es la energía asociada al uso del carbón, gas natural y petróleo.
VENTAJAS
INCONVENIENTES
Energía nuclear de fisión
Es la energía asociada al uso del uranio.
VENTAJAS
INCONVENIENTES
Energía Nuclear de Fusión
Recibe el nombre de fusión nuclear la reacción en la que dos núcleos muy ligeros (hidrógeno) se unen para formar un núcleo más pesado y estable, con gran desprendimiento de energía.
El aprovechamiento por el hombre de la energía de fusión pasa por la investigación y desarrollo de sistema tecnológicos que cumplan dos requisitos fundamentales: calentar y confinar.
VENTAJAS
INCONVENIENTES
Energía Hidraúlica
Es la energía asociada a los saltos de agua rios y embalses
VENTAJAS
INCONVENIENTES
Energía Eólica
Es la energía asociada al viento.
VENTAJAS
INCONVENIENTES
Energía Solar
Es la energía asociada a la radiación solar.
VENTAJAS
INCONVENIENTES
Energía de la Biomasa
Es la energía asociada a los residuos orgánicos generados en la transformación de productos agrícolas, forestales y a los residuos sólidos urbanos. Se trata de aprovechar la energía interna de estos residuos. También se cultivan grandes superficies específicamente para producir biomasa.
VENTAJAS
INCONVENIENTES
Energía Mareomotriz
Es la energía asociada a las mareas provocadas por la atracción gravitatoria del Sol y principalmente de la Luna.
VENTAJAS
INCONVENIENTES
Es la energía interna y cinética asociada al vapor de agua que sale directamente a la superficie en zonas volcánicas y al aumento de temperatura que se produce conforme profundizamos en la superficie terrestre.
VENTAJAS
INCONVENIENTES
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