ENERGÍA

DEFINICIÓN DE ENERGÍA

Definimos energía como la capacidad que tienenun sistema para producir un trabajo, siendoliberada y transformándose en otros tipos deenergía.

DEFINICIÓN DE TRABAJO

Es la forma de manifestarse la energía conconsecuencias útiles, y se produce al aplicar unafuerza provocando un desplazamiento o unadeformación.

W= F · d

ENERGÍAUNIDADESJULIO: es la unidad del SI y lo definimos como el trabajorealizado cuando al aplicar una fuerza de 1 N se produce undesplazamiento de 1 m.

1 Julio = 1N·1m.KILOGRAMETRO O KILOPONDIMETRO: es la unidad del ST,es el trabajo realizado cuando al aplicar una fuerza de 1Kpse produce un desplazamiento de 1 m.

1 Kpm = 9,8 JuliosCALORÍA: la utilizamos siempre que hablamos en forma decalor, se define como el calor que hay que aportar a ungramo de agua para subir la temperatura un grado de14,5ºC a 15,5ºC

1 Caloría = 4,18 Julios

ENERGÍA

UNIDADES

FRIGORÍA: es la unidad utilizada en refrigeración, yequivale a absorber una caloría.

KILOWATIOHORA: es la unidad utilizada para medirel consumo eléctrico.

1 kwh = 3,6 ·106 Julios

TEP (Tonelada equivalente del petróleo): lautilizamos para comparar cualquier tipo de energía,y equivale al calor producido al quemar unatonelada de petróleo

1 tep = 41,84 ·109 Julios

ENERGÍAUNIDADESTEC (Tonelada equivalente del carbón): la utilizamospara comparar cualquier tipo de energía, y equivale alcalor producido al quemar una tonelada de carbón

1 tep = 29,3 ·109 JuliosELECTRÓNVOLTIO: es la energía que adquiere unelectrón al ser acelerado en el vacío por una diferenciade potencial de un voltio.

1 eV = 1,6 ·10-19 JuliosERGIO: es la unidad utilizada en el cgs es la energía quese produce cuando al aplicar una fuerza de 1 dinaproduce un desplazamiento de 1 cm.

1 ergio = 10-7 Julios

TABLA DE EQUIVALENCIAS

UNA UNIDAD DE AQUÍ

EQUIVALE A

ergios J kJ kgm Wh kWh cal kcal TEC TEP eV

ergios 1,00E+00 1,00E-07 1,00E-10 1,02E-08 2,77E-11 2,77E-14 2,40E-08 2,40E-11 2,39E-18 3,41E-18 6,25E+11

J 1,00E+07 1,00E+00 1,00E-03 1,02E-01 2,77E-04 2,77E-07 2,40E-01 2,40E-04 2,39E-11 3,41E-11 6,25E+18

kJ 1,00E+10 1,00E+03 1,00E+00 1,02E+02 2,77E-01 2,77E-04 2,40E+02 2,40E-01 2,39E-08 3,41E-08 6,25E+21

kgm 9,80E+07 9,80E+00 9,80E-03 1,00E+00 2,72E-03 2,72E-06 2,35E+00 2,35E-03 2,34E-10 3,34E-10 6,13E+19

Wh 3,61E+10 3,61E+03 3,61E+00 3,68E+02 1,00E+00 1,00E-03 8,66E+02 8,66E-01 8,63E-08 1,23E-07 2,26E+22

kWh 3,61E+13 3,61E+06 3,61E+03 3,68E+05 1,00E+03 1,00E+00 8,66E+05 8,66E+02 8,63E-05 1,23E-04 2,26E+25

cal 4,17E+07 4,17E+00 4,17E-03 4,25E-01 1,15E-03 1,15E-06 1,00E+00 1,00E-03 9,96E-11 1,42E-10 2,60E+19

kcal 4,17E+10 4,17E+03 4,17E+00 4,25E+02 1,15E+00 1,15E-03 1,00E+03 1,00E+00 9,96E-08 1,42E-07 2,60E+22

TEC 4,18E+17 4,18E+10 4,18E+07 4,27E+09 1,16E+07 1,16E+04 1,00E+10 1,00E+07 1,00E+00 1,43E+00 2,62E+29

TEP 2,93E+17 2,93E+10 2,93E+07 2,99E+09 8,12E+06 8,12E+03 7,04E+09 7,04E+06 7,01E-01 1,00E+00 1,83E+29

eV 1,60E-12 1,60E-19 1,60E-22 1,63E-20 4,43E-23 4,43E-26 3,84E-20 3,84E-23 3,82E-30 5,46E-30 1,00E+00

RELACIÓN TRABAJO, ENERGÍA Y POTENCIA

ENERGÍA: hemos definido energía como la capacidad que tiene un cuerpo para desarrollar un trabajo.

TRABAJO: es la forma de manifestarse la energía con consecuencias útiles.

En cualquier aplicación práctica será importante la velocidad con que se transmite un trabajo o una energía, es decir la energía aportada habrá de ser a una velocidad a laque nos resulte útil.

Así definimos potencia

POTENCIA: es el trabajo desarrollado en una unidad de tiempo o la energía aportada en una unidad de tiempo.

TIPOS DE ENERGÍA

ENERGÍA MECÁNICA: es la energía debida al movimiento o posibilidad de movimiento que tiene un cuerpo.

ENERGÍA TÉRMICA O CALORIFICA: es la que tiene un cuerpo por el movimiento de sus moléculas.

ENERGÍA QUÍMICA: es la energía originada al reaccionar dos o más cuerpos para formar otro distinto.

ENERGÍA NUCLEAR: es la materia contenida en el núcleo de los átomos de la materia, al fisionar o fusionar átomos se produce gran cantidad de calor.

ENERGÍA ELÉCTRICA: es la que proporciona la corriente eléctrica, producida por el movimiento de electrones

ENERGÍA MECÁNICA

ENERGÍA MECÁNICA: hemos definido la energía mecánica como la debida al movimiento o posibilidad de movimiento que tiene un cuerpo.Puede ser:ENERGÍA MÉCÁNICA CINÉTICA: es la que tiene un cuerpo debido a su velocidad, para una misma masa a más velocidad mayor energía cinética.

EC = ½ m · v2

ENERGÍA MECÁNICA POTENCIAL: es la energía que tiene un cuerpo debido a su posición en el espacio.

Ep = m · g · hENERGÍA POTENCIAL ELÁSTICA: es la energía que posee un cuerpo por haber sido deformado y alejado de su estado de reposo.

Epe = ½ k · x2

Por tanto: Em = Ec + Ep + Epe

ENERGÍA TÉRMICA O CALORÍFICA

ENERGÍA TÉRMICA: hemos definido la energía térmica la que contiene un cuerpo por el movimiento de sus moléculas.

Calor: la energía térmica en movimiento.

Temperatura: la intensidad de energía térmica.

FORMAS DE TRANSMISIÓN:

• Por conducción, el calor pasa de un cuerpo de mayor temperatura a otro de inferior por efecto de choques moleculares.

Q = (λ/d) · S · (Tf – Ti) · t

• Por convección, los líquidos al calentarse disminuyen su densidad pasando las moleculas calientes a la parte superior y su lugar es ocupado por moleculas frías.

Q = α· S · (Tf – Ti) · t

ENERGÍA TÉRMICA O CALORÍFICA

FORMAS DE TRANSMISIÓN:

• Por radiación, el calor se transmite en forma de ondas electromagneticas. Un cuerpo más caliente que el ambiente irradia calor en forma de ondas.

Q = c · S · [(T2 /100)4 – (T1/100)4] · t

Donde c es el coeficiente de radiación. Si las superficies irradiada y la que irradia son materiales distintos

1C= ----------------------------------

(1/c1) + (1/c2) – (1/4,95)

T1 y T2 son temperaturas absolutas, por tanto en grados Kelvin T(K) = 273 + T (°C)

ENERGÍA QUÍMICA

Principalmente nos referimos a la energía de combustión.

TEMPERATURA DE IGNICIÓN : A partir de cierta temperatura la mezcla de C + H + O produce un desprendimiento de calor, dando lugar a una reacción llamada COMBUSTIÓN

Para sólidos y líquidos

Q = Pc · m

Para gases

Q = Pc · v

Donde Pc es el poder calorífico.

Para los gases a 1atm y 0°C.

Si cambian las condiciones

Pc(real) = Pc · p · [273/(273-T)]

Donde p es la presión y T temperatura en el momento de uso

ENERGÍA NUCLEAR

Es la energía que se manifiesta en las llamadas reacciones nucleares.

REACCIÓN DE FISIÓN: se rompen núcleos atómicos pesados para constituir otros más ligeros. Uranio y plutonio.

REACCIÓN DE FUSIÓN: se unen átomos ligeros para constituir otros más pesados. Helio y tritio.

En estos procesos desaparece una pequeña parte materia de los núcleos implicados, pasando a transformándose en energía

E = m ·c2

Donde m es la parte de masa perdida y c es la velocidad de la luz.

ENERGÍA ELÉCTRICA

• Es la energía asociada a la corriente eléctrica.

• Se trata de una energía secundaria de transporte.

• Su procedencia es variada, calor, mecánica, luz,….

• Al final siempre se transforma, mecánica, luz, sonido…

Su valor depende de la diferencia de potencial del componente, intesidad de corriente que lo atraviesa y tiempo transcurrido

Ee = V · I · t

O bien

Ee = P· t

TRANSFORMACIÓN DE ENERGÍAS

º

NUCLEAR

RADIANTE

QUÍMICA TÉRMICA

MECÁNICA ELÉCTRICA

TERMÓLISIS

COMBUSTIÓN

MOTOR DE

COMBUSTIÓN

ROZAMIENTO

TURBINAS

MOTOR

DINAMO

CUERPO

INCANDESCENTE

COLECTOR

SOLAR

BATERÍA DE

DESCARGA

BATERÍA DE

CARGA

PAR

ELÉCTRICO

BOMBILLAS PANEL SOLAR

FOTOSÍNTESIS

RESISTENCIAS

GAS CIUDAD

REACTOR

NUCLEAR

CONSUMO Y RENDIMIENTO ENERGÉTICO

• PRIMER PRINCIPIO DE LA TERMODINÁMICA

La energía no se crea ni se destruye, solo se transforma.

ΔE = Ef – Ei = Q - W

La variación de la energía interna del sistema depende del calor o energía que recibe y del trabajo que realiza.

• RENDIMIENTO DE UNA MÁQUINA

Es la relación entre el trabajo o energía suministrado or la máquina y la energía que se le ha aportado a la máquina para realizar dicho trabajo

Trabajo realizado (Eu)𝛈=----------------------------------------

Energía suministrada (Es)