TIPOS DE ENERGÍA

Profesora: Anja Rojas

Definición de energía:

◦Es una constatación desde el comienzo de la vida misma. La obtención de luz y calor está vinculada a la producción y al consumo de energía.

◦La energía es una propiedad asociada a los objetos y

sustancias y se manifiesta en las transformaciones que ocurren en la naturaleza.

◦La energía se manifiesta en los cambios físicos, por ejemplo, al elevar un objeto, transportarlo, deformarlo o calentarlo.

◦La energía está presente también en los cambios químicos, como al quemar un trozo de madera o en la descomposición de agua mediante la corriente eléctrica.

Importancia de la energía:

• La actividad humana desarrolla procesos involucrados en la producción biológica y en la regulación de las comunidades y los ecosistemas. Estos procesos ocurren tanto en los ecosistemas artificiales como en los naturales. Dos aspectos clave del funcionamiento de los ecosistemas son el aprovechamiento de la energía y el reciclado continuo de materiales.

Tipos de energía:

Energía eólica:

◦ La energía obtenida del viento, o sea, la energía cinética generada por efecto de las corrientes de aire, y que es transformada en otras formas útiles para las actividades humanas.

◦ La energía del viento está relacionada con el movimiento de las masas de aire que se desplazan de áreas de alta presión atmosférica hacia áreas adyacentes de baja presión, con velocidades proporcionales al gradiente de presión.

◦ Los vientos son generados a causa del calentamiento no uniforme de la superficie terrestre por parte de la radiación solar, entre el 1 y 2% de la energía proveniente del sol se convierte en viento. De día, las masas de aire sobre los océanos, los mares y los lagos se mantienen frías con relación a las áreas vecinas situadas sobre las masas continentales.

Foto:

Tipos de energía continuación:

Energía calórica:

◦Energía que la unidad de masa de materia puede desprender al producirse una reacción química de oxidación (quedan excluidas las reacciones nucleares, no químicas, de fisión o fusión nuclear).

◦La magnitud del poder calorífico puede variar según como se mida.

Imagen:

Tipos de energía continuación:

Lo que significa:

◦ FUEGO: Fenómeno químico exotérmico, con desprendimiento de calor y luz, es el resultado de la combinación de: COMBUSTIBLE, CALOR Y OXIGENO.

◦ INCENDIO: Es un gran fuego descontrolado de grandes proporciones el cual no pudo ser extinguido en sus primeros minutos.

◦ AMAGO: Fuego de pequeña proporción que es extinguido en los primeros momentos por personal de planta con los elementos que cuentan antes de la llegada de bomberos.

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◦ OXIGENO (AGENTE OXIDANTE): Reacción química en la cual una sustancia se combina con el oxígeno (OXIDACIÓN).

◦ CALOR (ENERGÍA CALÓRICA): Para que se inicie una combustión, tiene que aumentar el nivel de energía, desencadenando un aumento en la actividad molecular de la estructura química de una sustancia.

◦ COMBUSTIBLE (AGENTE REDUCTOR): El combustible se define como cualquier sólido, líquido o gas que puede ser oxidado. El término AGENTE REDUCTOR, a la capacidad del combustible de reducir un AGENTE OXIDANTE.

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Energía mareomotriz:

◦ Es la que resulta de aprovechar las mareas, es decir, la diferencia de altura media de los mares según la posición relativa de la Tierra y la Luna, y que resulta de la atracción gravitatoria de esta última y del Sol sobre las masas de agua de los mares. Esta diferencia de alturas puede aprovecharse interponiendo partes móviles al movimiento natural de ascenso o descenso de las aguas, junto con mecanismos de canalización y depósito, para obtener movimiento en un eje.

◦ Mediante su acoplamiento a un alternador se puede utilizar el sistema para la generación de electricidad, transformando así la energía mareomotriz en energía eléctrica, una forma energética más útil y aprovechable. Es un tipo de energía renovable limpia.

Continuación:

◦ La energía mareomotriz tiene la cualidad de ser renovable, en tanto que la fuente de energía primaria no se agota por su explotación, y es limpia, ya que en la transformación energética no se producen subproductos contaminantes gaseosos, líquidos o sólidos. Sin embargo, la relación entre la cantidad de energía que se puede obtener con los medios actuales y el coste económico y ambiental de instalar los dispositivos para su proceso han impedido una proliferación notable de este tipo de energía.

Ejemplo:

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Energía mecánica:

◦ Es la energía que se debe a la posición y al movimiento de un cuerpo, por lo tanto, es la suma de las energías potencial y cinética de un cuerpo en movimiento. Expresa la capacidad que poseen los cuerpos con masa de efectuar un trabajo.

◦ En la energía potencial puede considerarse también la energía potencial elástica, aunque esto suele aplicarse en el estudio de problemas de ingeniería y no de física.

◦ Es importante notar que la energía mecánica así definida permanece constante si únicamente actúan fuerzas conservativas sobre las partículas. Sin embargo existen ejemplos de sistemas de partículas donde la energía mecánica no se conserva.

Ejemplo:

Tipos de energía continuación:

Energía cinética:

◦ Es la parte de la energía mecánica de un cuerpo y corresponde al trabajo o las transformaciones que un cuerpo puede producir, debido a su movimiento, es decir, todos los cuerpos en movimiento tienen energía cinética, cuando está en reposo, no tiene energía cinética.

◦ Esta capacidad de realizar cambios, que poseen los cuerpos en movimientos, se debe fundamentalmente, a dos factores: la masa del cuerpo y su velocidad. Un cuerpo que posee una gran masa, podrá producir grandes efectos y transformaciones debido a su movimiento.

◦ En la determinación de la energía cinética, sólo se toma en cuenta la masa y la velocidad de un objeto, sin importar como se originó el movimiento; en cambio, la energía potencial depende del tipo de fuerza que se aplique a un objeto. Por tal razón existen diferentes tipos de energía potencial.

Continuación:

◦ Cuando el objeto esta en reposo, no tiene energía cinética,pero si contiene energía potencial. Cuando se pone en movimiento, es decir, baja, su energía potencial disminuye conforme aumenta  la energía cinética. Al perder fuerza toda la energía se vuelve potencial denuevo. Esto comprueba que la gravedad influye enormemente en la energía potencial y cinética.

◦ Hemos concluido que todo cuerpo en movimiento posee energía cinética y que la masa y la velocidad son determinante para calcular la energía cinética. Además, que todo tipo de energía pueden transformarse en otra, en nuestro experimento, se comprueba que de energía mecánica (motor), pasa energía eléctrica (pila) y pasa a energía cinética.

Ejemplo de energía cinética:

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Energía potencial:

◦ Es la capacidad que tienen los cuerpos para realizar un trabajo, dependiendo de la configuración que tengan en un sistema de cuerpos que ejercen fuerzas entre sí. Puede pensarse como la energía almacenada en un sistema, o como una medida del trabajo que un sistema puede entregar. Más rigurosamente, la energía potencial es una magnitud escalar asociada a un campo de fuerzas (o como en elasticidad un campo tensorial de tensiones). Cuando la energía potencial está asociada a un campo de fuerzas, la diferencia entre los valores del campo en dos puntos A y B es igual al trabajo realizado por la fuerza para cualquier recorrido entre B y A.

Ejemplo:

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Energía eléctrica:

◦ Se crea por el movimiento de los electrones, para que este movimiento sea continuo, tenemos que suministrar electrones por el extremo positivo para dejar que se escapen o salgan por el negativo; para poder conseguir esto, necesitamos mantener un campo eléctrico en el interior del conductor (metal, etc.).Estos aparatos construidos con el fin de crear electricidad se llaman generadores eléctricos. Claro que hay diferentes formas de crearla, eólicamente, hidráulicamente, de forma geotérmica y muchas más.

◦ Se manifiesta como corriente eléctrica, es decir, como el movimiento de cargas eléctricas negativas, o electrones, a través de un cable conductor metálico como consecuencia de la diferencia de potencial que un generador esté aplicando en sus extremos.

Ejemplo:

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Energía solar:

◦ Es la energía radiante producida en el Sol como resultado de reacciones nucleares de fusión; Llega a la Tierra a través del espacio en cuantos de energía llamados fotones, que interactúan con la atmósfera y la superficie terrestres. La intensidad de la radiación solar en el borde exterior de la atmósfera, si se considera que la Tierra está a su distancia promedio del Sol, se llama constante solar, y su valor medio es 1,37 × 106 erg/s/cm2, o unas 2 cal/min/cm2.

◦ Sin embargo, esta cantidad no es constante, ya que parece ser que varía un 0,2% en un periodo de 30 años. La intensidad de energía real disponible en la superficie terrestre es menor que la constante solar debido a la absorción y a la dispersión de la radiación que origina la interacción de los fotones con la atmósfera.

Continuación:

◦ La intensidad de energía solar disponible en un punto determinado de la Tierra depende, de forma complicada pero predecible, del día del año, de la hora y de la latitud. Además, la cantidad de energía solar que puede recogerse depende de la orientación del dispositivo receptor.

Ejemplo:

Tipos de energía continuación:

Energía térmica:

◦ Es una forma de energía que se manifiesta como el incremento de temperatura.

La mayor fuente de energía térmica disponible para el hombre es el sol. La fusión nuclear en el sol es lo que incrementa su energía térmica. Una vez que la energía térmica sale del sol (en forma de radiación) es llamada calor. Calor es la energía térmica en transferencia.

A un nivel más básico, la energía térmica viene el movimiento de los átomos y las moléculas de la materia. Es una forma de energía cinética producida por los movimientos aleatorios de esas moléculas. La energía térmica de un sistema puede incrementarse o disminuir.

Ejemplo:

◦ Cuando pones tu mano sobre una estufa caliente puedes sentir el calor que emana. Lo que estas sintiendo es energía térmica en transferencia. Los átomos y las moléculas en el metal del quemador se están moviendo muy rápido debido a que el calor del fuego ha incrementado la energía térmica de las moléculas. Todos sabemos que es lo que pasa cuando nos frotamos las manos, se ponen calientes. Nuestra energía mecánica incrementa la energía térmica contenida en los átomos de nuestras manos y piel, es cuando empezamos a sentir el calor.

Ejemplo de energía térmica:

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Energía en reposo:

◦ La energía en reposo de una partícula másica es el valor de la energía total de un partícula medida por un observador que esté en reposo respecto a la partícula. Para las partículas sin masa no puede definirse ya que resulta imposible encontrar un observador material que esté en reposo respecto a ellas de acuerdo con la teoría de la relatividad de Einstein.

Ejemplo:

Tipos de energía continuación:

Energía lumínica:

◦ Es la energía fracción percibida de la energía transportada por la luz y que se manifiesta sobre la materia de distintas maneras, una de ellas es arrancar los iones de los metales, puede comportarse como una onda o como si fuera materia, pero lo más normal es que se desplace como una onda e interactúe con la materia de forma material o física. La energía lumínica es de hecho una forma de energía electromagnética.

◦ La energía luminosa no debe confundirse con la energía radiante.

Ejemplo:

Tipos de energía continuación:

Energía química:

◦ Se conoce como la capacidad de un sistema físico para realizar trabajo. La materia posee energía como resultado de su movimiento o de su posición en relación con las fuerzas que actúan sobre ella. La radiación electromagnética posee energía que depende de su frecuencia y, por tanto, de su longitud de onda. Esta energía se comunica a la materia cuando absorbe radiación y se recibe de la materia cuando emite radiación. La energía asociada al movimiento se conoce como energía cinética, mientras que la relacionada con la posición es la energía potencial.

◦ Reacción; interna; entalpía; ley de Hess; de enlace. Energía en los seres vivos: metabólica; bioenergía; alimentos. Energía en el universo: origen de la energía solar; temperatura del sol; potencia radiante del sol.

Ejemplo:

Tipos de energía continuación:

Energía nuclear:

◦ Es la energía que se libera espontánea o artificialmente en las reacciones nucleares. Sin embargo, este término engloba otro significado, el aprovechamiento de dicha energía para otros fines como, por ejemplo, la obtención de energía eléctrica, térmica y/o mecánica a partir de reacciones nucleares, y su aplicación bien sea con fines pacíficos o bélicos. Así, es común referirse a la energía nuclear no solo como el resultado de una reacción sino como un concepto más amplio que incluye los conocimientos y técnicas que permiten la utilización de esta energía por parte del ser humano.

◦ Los dos sistemas más investigados y trabajados para la obtención de energía nuclear aprovechable de forma masiva son la fisión nuclear y la fusión nuclear. La energía nuclear puede transformarse de forma descontrolada, como en el interior de las estrellas, dando lugar al armamento nuclear; o controlada en reactores nucleares en los que se produce energía eléctrica, energía mecánica o energía térmica. Tanto los materiales usados como el diseño de las instalaciones son completamente diferentes en cada caso.

Ejemplo: