la energía y su transformación
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Unidad 1
1º BACHILLERATO
Sistema de unidades:
CONCEPTO DE ENERGÍA Y SUS UNIDADES
La energía se define como la capacidad que tiene un cuerpo para realizar un
trabajo.
Unidades de energía
Sistema
Cegesimal (CGS) Internacional (SI) Técnico (ST)
Ergio (dina·cm) Julio (N·m) Kilográmetro (Kp·m)
Trabajo que realiza una fuerza de 1 dina al desplazar su punto de aplicación 1cm en su misma dirección.
Trabajo que realiza una fuerza de 1 Newton al desplazar su punto de aplicación 1m en su misma dirección.
Trabajo que realiza una fuerza de 1 kilopondio al desplazar su punto de aplicación 1m en su misma dirección.
Otras unidades:
Caloría: Es la cantidad de calor necesaria para elevar un grado de temperatura (para pasar de 14,5 °C a 15,5 °C) un gramo de agua, a presión atmosférica normal (nivel del mar). Se emplea mucho cuando se habla de energía térmica. La fórmula que relaciona la temperatura adquirida por una masa de agua y el calor absorbido es: Q = m (Tf –Ti), donde m está expresado en gramos, las temperaturas en °C y el calor Q en calorías.La equivalencia entre calorías y julios es: 1 cal = 4,18 J.KWh: Indica el trabajo o energía desarrollada (cedida) o consumida por un ser vivo o máquina, que tiene una potencia de 1 kW y está funcionando durante una hora. Un submúltiplo es el vatio hora (Wh) 1 kWh = 1 000 Wh. Esta unidad es masivamente empleada en máquinas eléctricas y para indicar consumos eléctricos (contadores).
Formas de energía
Energía mecánica
Energía calorífica o térmica
Transmisión del calor por conducción
Q = (λ/d) S (Tf –Ti) t
Coeficiente de conductividad térmica (λ) de algunos materiales. Material λ (kcal/mhºC)
Metales puros:
Aluminio: 197
Cobre: 378
Hierro: 60
Mercurio: 7,2
Níquel: 72
Plata: 360
Aleaciones:
Acero: 12,5
Bronce: 36
Cromoníquel: 16
Duraluminio: 130
Latón: 94
Otros materiales:
Ladrillo: 0,33
Hormigón: 0,7 – 1,2
Cristal: 0,7
Mármol: 2,4
Granito: 2,5
Piedra arenisca: 1,4 – 1,8
Fibra de vidrio: 0,013
Madera: 0,32 – 0,4
Líquidos:
Agua: 0,022
Aceite: 0,108
Gases:
Aire seco: 0,022
CO2: 0,0132
H2: 0,16
Energía calorífica o térmica
Transmisión del calor por convención:
Q = a S (Tf –Ti) t
Coeficientes de convección (α)
Material (Fluido) α (kcal/m2hºC)
Aire: 500
Líquido en reposo: 500
Líquido en ebullición: 10.000
Vapores de condensación: 10.000
Energía calorífica o térmica
Transmisión del calor por radiación: Q = c S [(T2/100)4 –(T1/100)4] t
Coeficientes de radiación (c).
Material c (kcal/m2hºC)
Madera: 4,44Esmalte: 4,5Vidrio: 4,65Porcelana: 4,58Ladrillo refractario: 3,7Ladrillo común: 4,6Agua: 4,75Aceite: 4,06Aluminio: 0,4Cobre: 0,24Latón: 0,25Níquel: 0,35Acero: 1,42Estaño: 0,3Hierro oxidado: 3,04Hierro colado: 2,16
Energía química
Energía nuclear
Consumo energético
Sistema
Q W
Rendimiento
Transformaciones energéticas
ENERGÍA PRIMARIA
ENERGÍA EN QUE SE TRANSFORMA
EJEMPLO
Energía mecánica
Energía térmicaLa fricción entre piezas en movimiento se transforma en calor.
Energía eléctricaEl movimiento de conductores en el interior de campos magnéticos se transforma en energía eléctrica.
Energía eléctrica
Energía mecánica
Al circular corriente eléctrica por los conductores situados en campos magnéticos; crean campos magnéticos; los dos campos originan un par de fuerzas, que pone a los conductores en movimiento.
Energía térmicaCuando la corriente eléctrica recorre una resistencia, por efecto Joule se produce calor.
Energía eléctrica En los procesos de electrolisis.
Energía radianteEn las lámparas de incandescencia, la corriente eléctrica que recorre el filamento lo pone incandescente y emite radiación visible.
Energía térmica
Energía mecánicaEn las centrales térmicas se calientan masas de agua para convertirlas en vapor que mueve las turbinas.
Energía eléctrica Realizada por convertidores termoeléctricos.Energía química Por medio de termólisis.
Energía química
Energía mecánica En los seres vivos a través de los alimentos.Energía térmica Al quemar combustibles se desprende calor.Energía eléctrica En las baterías y las pilas
Energía radiante
Energía térmicaLos rayos del Sol al incidir sobre los cuerpos los calienta.
Energía eléctrica En las células fotovoltaicas.Energía química En las plantas por la fotosíntesis.
Energía nuclear
Energía térmicaPor medio de la fisión o la fusión de los núcleos atómicos.
Fuentes de energía
Fuentes de energía: elementos de la naturaleza que pueden
suministrar energía.
Recursos energéticos: fuentes de energía que podemos
transformar en energía útil en condiciones económicamente
favorables.
Aspectos a tener en cuenta:
Cada vez consumimos más energía.
Sectores de la vivienda y el transporte son los que más han
incrementado su consumo.
Principal fuente de energía para el consumo energético en España
es el petróleo y sus derivados.
España tiene una dependencia energética del exterior del 82%.
Energías alternativas.
Principales emisiones causadas por el consumo de energía:
CO2 efecto invernadero.
CO Tóxico para el hombre.
NOx Lluvia ácida
SO2 Lluvia ácida
COV (compuestos orgánicos volátiles) cáncer.
Partículas y humo: vías respiratorias.
Protocolo de Kioto:
1988 se crea el Grupo Intergubernamental sobre el Cambio Climático. 1990 este grupo presenta el primer informe ( investigaciones de 400
científicos que reflejan un calentamiento atmosférico real). 1992 se firma en Río de Janeiro la Convención Marco de las Naciones
Unidas sobre el Cambio Climático. (Cumbre para la Tierra) 1997 se adopta el Protocolo de Kioto en Kioto (Japón) 84 países firman. 1998 Buenos Aires se establece un grupo de trabajo. 2000 La Haya no se llega a acuerdo. 2001 Acuerdo de Marrakech reglas detalladas para la aplicación del
protocolo de Kioto. 2001 Acuerdo de Marrakech reglas detalladas para la aplicación del
protocolo de Kioto. 2009 Copenhague 2013 Conferencia sobre el cambio climático en Bonn Actualmente el protocolo de Kioto tiene 193 integrantes.
Plan nacional de asignación (PNA):
Responde al compromiso de España en la decisión de cumplir
el protocolo de Kioto.
En las dos primeras ediciones de este plan se incluyen una lista
de instalaciones de sectores industriales a las que se les
asignan los derechos de emisiones de CO2.
A partir del 1 de enero de 2013 se adopta un enfoque
comunitario.
Desarrollo sostenible:
Utilizar los recursos naturales de forma que minimicen los
impactos ambientales y se favorezca el acceso a loa mismos a
todos los pueblos y ciudadanos del planeta, en unas
condiciones económicas asequibles, sin hipotecar el desarrollo
futuro.