Tema Nro. 5 Transformación de la energía en calor

En temas anteriores hemos mencionado que la materia no se crea ni se destruye, solo se transforma. Esta ley también se aplica a las distintas formas de energía, entre ellas la energía eléctrica. En nuestro hogar podemos observar una serie de artefactos eléctricos en los cuales se cumple este principio de transformación de la energía como: el calentador de agua, la cocina eléctrica, la computadora, licuadora, entre otros.

La energía es uno de los conceptos más importantes de la ciencia. Hoy en día lo encontramos arraigado no sólo en las ramas de la ciencia, sino también en muchos aspectos de la sociedad.

Todos nosotros estamos muy familiarizados con la energía, la cual nos llega desde el Sol en forma de luz. La encontramos en nuestros alimentos y sustenta  la vida. Hay energía en las personas, los lugares y las cosas, pero únicamente observamos sus efectos cuando algo está sucediendo: Sólo cuando se transfiere energía de un lugar a otro o  cuando se convierte de una forma en otra.

Tratemos de encontrar ejemplos de cómo la utilizamos:

La energía hidráulica puede utilizarse para hacer trabajar una usina eléctrica.

La energía eólica puede utilizarse para hacer trabajar a un molino.

La energía eléctrica puede utilizarse para hacer trabajar a un electrodoméstico. 

Como vemos, la palabra trabajo está íntimamente relacionada con la energía

Las Fuentes de energía son los recursos existentes en la naturaleza de los que la humanidad puede obtener energía utilizable para sus actividades. Las fuentes de energía se clasifican en dos grandes grupos: renovables y no renovables; según sean recursos "ilimitados" o "limitados".

Energías no renovables

Las energías no renovables, son aquellas en las que la cantidad disponible disponible de la
fuente depende del uso que se hace. Cuanto más se usan, queda menos para usos futuros.
Las fuentes de energías no renovables son agotables.

 Ejemplos de energías no renovables:
● Petróleo
● Carbón
● Gas natural
● Energía nuclear

Este tipo de recursos cuando se usan se van gastando. Si quemamos un kilogramo de carbón, nunca lo recuperaremos. Tanto el carbón como el petróleo o el gas natural se llaman combustibles fósiles. Se formaron por la descomposición de residuos orgánicos durante millones de años en el interior de la tierra, sometidos a altas presiones y temperaturas. La formación natural de estos combustibles es tan lenta que cada vez queda menos en el planeta ya que se usan mucho.


Energías renovables
Las energías renovables, son aquellas en las que la cantidad de energía disponible en sus fuentes no depende de la cantidad que se usa. Esto puede ser debido a que sean inagotables, o porque pasado un tiempo se regeneren. 

Ejemplos de energías renovables:
● Solar que es la energía que se puede obtener del Sol
● Eólica que tiene el viento como fuente
● Mareomotríz que usa la subida y bajada de las mareas para obtener energía
● Hidráulica que es la energía que se puede obtener en los saltos de agua de los
embalses
● Geotérmica que aprovecha que el interior de la tierra está muy caliente para obtener
energía
● Energía de biomasa que usa restos biológicos, como por ejemplo leña, para obtener la
energía

Por ejemplo la energía solar de que dispondremos en el futuro, no depende de la que usemos en el presente. En el caso de la energía hidráulica la cosa es un poco más compleja. La energía hidráulica es la del agua almacenada en los embalses que al vaciarse es capaz de mover generadores eléctricos. Si la usamos, el embalse se va vaciando, de manera que en ese embalse queda menos energía almacenada. Pero con el tiempo, volverá a llover y el pantano volverá a llenarse. La energía se renovara en poco tiempo, no como en las no renovables.

Tras visualizar el siguiente vídeo “Fuentes de Energía”, responde a las siguientes preguntas:

1. ¿Qué es una fuente de energía?
2. Diferencias entre fuente de energía renovable y no renovable.
3. Diferencias entre fuente de energía y tipo de energía. Pon algún ejemplo.

4. Consecuencias del mal uso de la energía.

Video Nro- 2 Combustibles Fósiles

Tras visualizar el vídeo nº 2 –“Combustibles fósiles”, responde a las siguientes preguntas:
1. ¿Cuáles son los principales combustibles fósiles?
2. ¿Cuáles son las consecuencias de su uso excesivo?

Video Nº 3 - Energía a partir del petróleo

Tras visualizar el vídeo nº 3 – “Energía. El Petróleo”, responde a las siguientes preguntas:

1. ¿Cómo se origina el petróleo?

2. ¿Cómo se explotan los yacimientos marinos?

3. ¿Cómo se transporta el petróleo por tierra y mar?

4. ¿Qué se hace en una refinería?

5. Indica cuál es el principal problema de este tipo de combustible.

Video Nº 4 - Energía a partir del carbón

Tras visualizar el vídeo nº 4 – “Energía a partir del carbón”, responde a las siguientes preguntas:
1. Escribe los tipos de carbón e indica su concentración de carbono.
2. Cita los diferentes métodos de minería.
3. ¿Dónde se obtiene la energía eléctrica mediante la combustión del carbón?
4. ¿Cómo afectan los humos de la combustión del carbón al medio ambiente?

5. Indica los principales usos del carbón.

Video Nº 5 Energía a partir del gas natural

Tras visualizar el vídeo nº 5 – “¿Qué es el gas natural?”, responde a las siguientes preguntas:
1. ¿Qué forma tiene el gas natural?
2. ¿Dónde se encuentran las bolsas de gas?
3. Indica los dos métodos de transporte del gas natural.
4. ¿De qué forma se facilita el transporte del gas natural?
5. Escribe dos recomendaciones para ahorrar gas natural.

Energía Potencial y Cinética.

La Energía potencial es aquella que se encuentra almacenada en espera de ser utilizada. Se llama así porque en ese estado tiene el ¨potencial¨ para realizar trabajo. Por ejemplo, un resorte estirado o comprimido tiene potencial para hacer trabajo, cuando se le da cuerda a un juguete se está almacenando energía. 

También la energía química de los combustibles es energía potencial. Cualquier sustancia capaz de realizar trabajo por medio de una reacción química posee energía potencial. Hay energía potencial en los combustibles fósiles (la nafta por ejemplo), en las pilas y en los alimentos que ingerimos.

Si queremos elevar un objeto a una determinada altura, deberemos efectuar un trabajo en contra de la gravedad, el objeto en esa posición adquirió energía potencial gravitatoria.

Si se mantiene a una pelota a una cierta distancia del suelo, el sistema que han formado la pelota y la Tierra tiene una determinada energía potencial; y si a esa pelota se le aplica una fuerza y se la eleva a una altura mayor, la energía potencial del sistema también aumenta. 

Cuando se patea una pelota, se está realizando trabajo sobre ella para darle velocidad. La pelota en movimiento puede entonces golpear algún objeto y  moverlo con lo cual hace trabajo sobre él. 

La energía cinética de un objeto en movimiento es igual al trabajo necesario para darle esa velocidad, o el trabajo que el objeto puede realizar cuando se lo detiene. 

Para que un cuerpo adquiera energía cinética (de movimiento), es decir, para ponerlo en movimiento, es necesario aplicarle una fuerza. Cuanto mayor sea el tiempo que esté actuando dicha fuerza, mayor será la velocidad del cuerpo y, por lo tanto, su energía cinética será también mayor. Otro factor que influye en la energía cinética es la masa del cuerpo. 

En el siguiente ejemplo vamos a comparar dos tipos de energía: cinética y potencial gravitatoria. 

Cuando una piedra rueda hacia abajo está realizando un movimiento; se dice que tiene energía cinética. Un cuerpo a una determinada altura posee energía potencial gravitatoria. Ella se manifestará al dejarlo caer o rodar por una pendiente. 

Tipos de energía

Transformaciones energéticas

Tanto cuando se produce trabajo como calor, la energía fluye de un sistema a otro y normalmente cambia de un tipo de energía a otro tipo. En los procesos tecnológicos se producen un conjunto de transformaciones energéticas. Tener una idea de estas transformaciones es interesante, porque en muchos casos la energía se está transformando en algo que no es útil para nosotros. En ese caso hablamos de pérdidas que harán disminuir el rendimiento del proceso. Por ejemplo, cuando quemamos leña en la chimenea para calentarnos, no toda la energía calienta la casa, parte se va por la chimenea con el humo. 

 

Conservación de la Energía

Cuando se usa la energía esta se transforma de un tipo en otro, por tanto no se gasta Pero no todos los tipos de energía son igualmente aprovechables. En la práctica, cuando usamos la energía es como si se gastara, por que se transforma en un tipo que no es aprovechable. En la mayor parte de los casos el problema es el calor. Parte de la energía que usamos para hacer funcionar las cosas se transforma en calor. Es fácil transformar cualquier tipo de energía en calor, pero al revés es difícil. La energía eléctrica se transforma en movimiento y calor en un motor, pero ese calor que produce es muy difícil de utilizar. 

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