La energía y su transformación

¿Qué es la energía?¿Cómo la podemos medir? ¿De qué tipo puede ser? ¿Cómo se transforma?

Antonio Vives

Conocimientos preliminares

Antes de pasar a ver que es la energía y como se transforma conviene dar un repaso a los sistemas de unidades.

Existen tres sistemas básicos de unidades en cada uno de ellos las unidades de las magnitudes fundamentales son diferentes.

Las magnitudes fundamentales son a partir de las cuales se obtiene todas las demás y estas son:

Longitud Masa Tiempo

Los sistemas de unidades son:

Sistema Longitud Masa Tiempo

CGS centímetro

cm

gramo

g

segundo

sSistema

Internacional

metro

m

Kilogramo

Kg

segundo s

Sistema Técnico metro

m

Unidad técnica de masa

UTM

segundo

s

Conocimientos preliminares

De las magnitudes fundamentales básicas aparecen las derivadas, que dentro de cada uno de los sistemas tienen un nombre. Las magnitudes derivadas aparecen a partir de la formula de cada una de ellas.

unidad Formula cgs SI ST Equivalencia

Velocidad v=e/t cm/s m/s m/s 1m/s=100cm/s

Aceleración a=v/t cm/s2 m/s2 m/s2

Fuerza F=m·a g·cm/s2

Dinas

Kg·m/s2

Newton

UTM·m/s2

kilopondio

1kp=9,8N=9,8·105dinas

Trabajo

Energía

W=F·e dina·cm

Ergio

N·m

Julio

Kp·m

Kilogrametro

1kp·m=9,8 julios

1julio=107 ergios

Potencia P=W/t Ergio/s J/s

Watios

Kgm/s 1kgm=9,8W=9,8·107 ergios/s

La energía y sus unidades La ENERGIA es la capacidad que tiene un cuerpo para realizar un

trabajo.

Las unidades como hemos visto son: CGS: Ergio (dina·cm) SI: Julio (N·m=W·s) ST: Kilogrametro (kp·m)

Existen otras unidades de energía como: Caloría: Es la cantidad de calor necesaria para elevar un grado (de

14,5 a 15,5ºC) un gramo de agua apresión atmosférica.

1cal=4,18J ; 1J=0,24 cal

kWh: Es la energía consumida por un máquina de 1kW que esta funcionando una hora.

1kWh=1000Wh

Formas de manifestarse la energía

La energía se puede manifestar de seis formas distintas:

1. Mecánica

2. Eléctrica

3. Térmica

4. Química

5. Radiante electromagnética

6. Nuclear

Energía mecánica

La energía mecánica es la que posee o puede poseer un cuerpo debido al movimiento que tiene o que puede tener, por tanto será la suma de la energía debida a su movimiento (ENERGÍA CINETICA) más la que posee por estar a una determinada altura (ENERGÍA POTENCIAL).

La energía cinética es la debida al movimiento de un cuerpo y viene dada por:Ec = ½ mv2

La energía Potencial esa la que tiene un cuerpo por estar a una determinada altura y se determina por:

Ep=mgh

Por tanto la Em=Ec+Ep

Se debe de tener en cuenta que la energía mecánica es siempre constante y si dejamos caer un objeto desde una determinada altura al perder energía potencial debido a la altura lo que hace es ganar energía cinética debido a que su velocidad aumenta.

Energía calorífica o térmica Es la energía que pueden liberar los cuerpos en forma de calor, se

puede transmitir de tres formas diferentes:

Conducción: Por contacto directo entre dos cuerpos: Q= (λ/d)·s·(Tf-Ti)·t

Convección: Se requiere de un fluido intermedio para transmitir el calor. Al calentarse los fluidos pierden densidad y se mueven produciendo un trasiego de calor entre la partículas.

Q= α·s·(Tf-Ti)·t Radiación:Todos los cuerpos con temperatura superior a 0 K emiten

radiación electromagnética, siendo su intensidad dependiente de la temperatura y de la longitud de onda considerada. La cantidad de calor será:

Q=c·s·[(T2/100)4-(T1/100)4]·t

Energía química Es la que se produce al darse una reacción química entre dos

elementos. Existen diversos tipos de reacciones químicas, nos vamos a centrar en la producida por al combustión. Donde:

Pc=Poder calorífico Q=Pc·m m=masa

Fotosíntesis

Combustión

Corriente eléctrica

Energía nuclear

Es la propia que tiene la materia y hace que los núcleos átomos se mantengan unidos. Si conseguimos unir (Fusión) o separar (Fisión) los elementos del núcleo de los átomos se liberará gran cantidad de energía.

E=m·c2 c=velocidad de la luz 3·108 m/s

Acumulación de energía en los cuerpos

Los cuerpos son capaces de almacenar energía y estos lo hacen en forma de calor. La cantidad e energía almacenada por un cuerpo al variar su temperatura viene dada por:

Q=Ce·m·(Tf-Ti) Ce=Calor especifico

Energía eléctrica Es una de las formas de energía más empleada y es la forma en ala que se transforman

las demás energías para ser transportadas y empleadas. La energía eléctrica antes de su utilización es transformada en otro tipo, como a mecánica

(motores), a lumínica (lámparas) o calorífica (estufas). La energía eléctrica se transporta desde las centrales hasta los puntos de consumo. La potencia eléctrica viene dada por: P=VxI = Watios

V (Voltios)Donde V=IxR I (Amperios)

R (Ohmios) La energía eléctrica será: E=Pxt

Transformación de la energía

El primer principio de la termodinámica dice que la energía ni se crea ni se destruye, sino que se transforma

∆E=Q - W

Rendimiento de una máquina

Se entiende por rendimiento de una máquina como la relación que existe entre la energía que le suministramos y la que realmente se aprovecha, para lo que ha sido diseñada la máquina.

%100min

Re x

istradaEnergíaSu

alizadoTrabajo

El rendimiento nunca podrá ser mayor que 1 es decir mayor del 100%

Ahorro de energía

Existen muchas formas de ahorrar energía, pero que estén en nuestras manos solo unas pocas, pero debemos ser racionales con su uso colaborando en:

Aislar paredes y techos. No dejar elementos eléctricos en marcha de forma innecesaria. Emplear elementos elevada eficiencia energética. Hacer un uso racional de la calefacción (20 o 21ºC) en invierno y el aire

acondicionado (26º C) en verano. Hacer un uso coherente del agua. Utilizar el transporte público. Etc.

Eficiencia energética

Hasta la próxima