ENERGÍA: MÁS QUE UN CONCEPTO FÍSICO

EDNA PATRICIA GUTIÉRREZ LOZANO

INSTITUCIÓN EDUCATIVA TÉCNICA MEDALLA MILAGROSAÁREA FÍSICA

CHAPARRAL-JUNIO 112009

ENERGÍA: MÁS QUE UN CONCEPTO FÍSICO

EDNA PATRICIA GUTIÉRREZ LOZANO

Trabajo de investigación acerca de La Energía

DOCENTE:Lic. Alberto Gutiérrez Bahamón

INSTITUCIÓN EDUCATIVA TÉCNICA MEDALLA MILAGROSAÁREA FÍSICA

CHAPARRAL-JUNIO 112009

TABLA DE CONTENIDO

Pág.1. ENERGÍA 61.1 Historia 61.2 Concepto General 6

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1.3 Trabajo 71.4 Potencia 72. TIPOS DE ENERGÍA 82.1 Energía Mecánica 82.1.1 Energía Cinética 82.1.2 Energía Potencial 102.1.2.1 Energía Potencial Gravitacional 102.1.2.2 Energía Potencial Elástica 102.2 Energía Térmica 112.3 Energía Eléctrica 132.4 Energía Radiante 142.4.1 Rayos Y 152.4.2 Rayos X 162.4.3 Luz Ultravioleta 162.4.4 Luz Visible 172.4.5 Rayos Infrarrojos 172.4.6 Microondas 182.4.7 Ondas de Radio 192.5 Energía Química 192.6 Energía Nuclear 192.6.1 Energía nuclear de fisión 202.6.2 Energía nuclear de fusión 203. TRANSFORMACIÓN DE LA ENERGÍA 223.1 Fuentes de Energía 223.1.1 Energías Renovables 223.1.1.1 Energía solar 223.1.1.2 Energía hidráulica 233.1.1.3 Energía eólica 243.1.1.4 Energía mareomotriz 24

3.1.1.5 Energía de la biomasa 243.1.2 Energías No Renovables 243.1.2.1 Carbón 243.1.2.2 Petróleo 253.1.2.3 Gas natural 253.2 Conservación de la energía 253.3 Degradación de la energía 25

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4. CONCLUSIONES 275. BIBLIOGRAFÍA 28

INTRODUCCIÓN

Al mirar a nuestro alrededor se observa que las plantas crecen, los animales se trasladan y que las máquinas y herramientas realizan las más variadas tareas. Todas estas actividades tienen en común que precisan del concurso de la energía.

Toda experiencia humana puede ser descrita en términos de transferencia y/o transformación de la energía, subir un objeto pesado por un plano inclinado, encender un bombillo, encender un

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carro, una planta termoeléctrica o el mismo proceso de digestión son ejemplos que lustran los fenómenos que involucran energía en nuestro diario vivir.

Incluso en nuestro vocabulario tenemos expresiones como “No tengo energía” o “Me siento enérgico”, esto sin duda nos deja ver que esta percepción esta intrínsecamente ligada a nuestro lenguaje y a lo que sentimos. Estamos rodeados de energía, en nuestro cuerpo y en los artículos que usamos, por eso es interesante poder entender los fenómenos que a diario ocurren a nuestro alrededor a través del estudio de la energía.

1. ENERGÍA

1.1 HISTORIA

Los conceptos de trabajo y energía eran completamente desconocidos por los antiguos, estos empezaron a vislumbrarse desde el fundamento de la dinámica por Galileo y Newton. Pero debió pasar más de un siglo y medio para que se establecieran en su estado actual.

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Al principio del siglo XIII Kepler distinguía muy vagamente entre potencia y capacidad de potencia. El holandés Huygens, que por muchos aspectos es igual a Galileo y Newton, en 1668, en sus estudios de los choques elásticos, estableció que la suma de la masa de cada cuerpo por su velocidad al cuadrado, o sea ∑ mv2, es igual antes y después del choque.

Por otro lado Leibnitz, aseguraba además que la fuerza viva de conservaba en cualquier transformación mecánica del universo y separaba nítidamente los conceptos de fuerza viva (energía cinética) y de fuerza muerta (energía potencial). J. Bernoulli en 1742 generalizó la idea de fuerza viva y afirmó que mv2 se conservaba en todas las transformaciones de la naturaleza, mecánica u otra.

Euler, matemático suizo, empleó por primera vez en 1752 la palabra Trabajo y desarrolló con toda claridad este concepto; para 1807 el inglés Young relacionó el trabajo y la fuerza viva y empleó entonces la palabra energía, pero fue el inglés Rankine en 1850, quien definió la energía como la capacidad de producir trabajo y que mostró nítidamente la diferencia entre energía potencial y energía actual (fuerza viva).

Finalmente Kelvin en 1871 cambia el nombre de fuerza viva por energía cinética, definiéndola como ½ mv2.

1.2 CONCEPTO GENERAL

Aún cuando podemos evidenciar la energía en nuestras vidas, sus efectos y manifestaciones, el concepto mismo de energía no es fácil de definir. En el contexto de la física clásica, la energía se define como la capacidad para realizar un trabajo.

Se concibe además como 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.

La energía es una magnitud, la energía no es una sustancia intangible ni un sistema físico real sino una propiedad de dichos

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sistemas físicos. Cuya unidad de medida en el S.I. es el julio (J) que corresponde a N/m (Newton sobre metro).

1.3 TRABAJO

El Trabajo es una de las formas de transmisión de energía entre los cuerpos. Para realizar un trabajo es preciso ejercer una fuerza sobre un cuerpo y que éste se desplace.

El trabajo es el producto del componente de la fuerza y el desplazamiento en dirección de la fuerza.

T= F * ∆xSin embargo puede que la fuerza se esté aplicando con cierto ángulo lo cual le agrega a la ecuación:

T= F * ∆x * Cos ∞

1.4 POTENCIA

La Potencia es la relación entre el trabajo realizado y el tiempo empleado. Se mide en vatios, W, en el Sistema Internacional.La potencia mide la rapidez con que se efectúa un trabajo, es decir, la rapidez con que tiene lugar la transferencia de energía desde un cuerpo a otro.

P= W/ t

2. TIPOS DE ENERGÍA

La Energía puede manifestarse de diferentes maneras: en forma de movimiento (cinética), de posición (potencial), de calor, de electricidad, de radiaciones electromagnéticas, etc. Según sea el proceso, la energía se denomina:

- Energía Mecánica- Energía Térmica- Energía Eléctrica- Energía Radiante- Energía Química- Energía Nuclear

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m m

V0 V

F F

2.1 ENERGÍA MECÁNICA

Esta es la producida por fuerzas de tipo mecánico, como la elasticidad, la gravitación, etc., y la poseen los cuerpos por el hecho de moverse o de encontrarse desplazados de su posición de equilibrio. Energía mecánica en física es la suma de las energías cinética y potencial de un cuerpo en un sistema de referencia dado. La energía mecánica de un cuerpo depende tanto de su posición, pues la energía potencial depende de ella, como de su velocidad, de la que depende la energía cinética.

2.1.1 Energía Cinética

La Energía cinética es la energía asociada a los cuerpos que se encuentran en movimiento, depende de la masa y de la velocidad del cuerpo.

Si tenemos un cuerpo de masa m, cuya velocidad inicial es Vo, al que se le aplica una fuerza constante F, dirigida en el mismo sentido del movimiento, por la acción de dicha fuerza el objeto es sometido a una aceleración a y la velocidad del cuerpo aumenta, de manera que después de experimentar un desplazamiento ∆ x tendrá velocidad V. Según la ecuación, el trabajo neto es:

T=F∗∆x∗cosθ=m∗a∗∆x∗cos0=m∗a∗¿ ∆ x¿

Ahora bien, si se conoce que a∗∆x=v2– v0

2

2, se sustituye en

T=m∗a∗∆ x, entones se considera:

T=m∗v2– v0

2

2=1

2∗m∗v2−1

2∗m∗v0

2

A partir de esta ecuación obtenemos,

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Ec=12∗m∗v2

Donde m es la masa del objeto y v2 la velocidad del mismo elevada al cuadrado. La energía cinética, Ec, se mide en julios (J), la masa, m se mide en kilogramos (kg) y la velocidad, v, en metros/segundo (m/s).

La energía cinética es la forma de energía que se asocia a los cuerpos en movimiento. Con esto, la expresión para el trabajo neto toma la forma:

T=Ec−Ec 0

Esta relación se conoce como el teorema para trabajo y energía cinética, que podemos enunciar así:“El trabajo neto realizado por la fuerza neta que actúa sobre un cuerpo es igual al cambio de energía cinética, es decir, a la diferencia entre la energía cinética final y la inicial”

EJEMPLO:Mientras obtiene el impulso para golpear la pelota, un bate de beisbol de 4Kg tiene

una velocidad de 24 ms

.

Se calculará su energía cinética:

Ec=12∗m∗v2

= 12 (4Kg) (24m/s)2

= 1152 Julios

2.1.2 Energía Potencial

Frecuentemente las fuerzas sobre un cuerpo dependen solamente de la posición del cuerpo en el espacio; se dice entonces que existe un campo de fuerza, el desplazamiento de un lugar a otro en un mismo campo de fuerza da lugar al desarrollo de la energía potencial.

Se define entonces la energía potencial como la energía almacenada que posee un sistema como resultado de las posiciones relativas de sus componentes.

2.1.2.1 Energía Potencial Gravitacional

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m

mh1

h2

x

X0

F=kx

A la energía asociada a un cuerpo que está sometido a la fuerza ejercida por el peso, es decir, a un cuerpo que se encuentra bajo la acción de la fuerza gravitacional se llama energía potencial gravitacional.Si un cuerpo de masa m se encuentra a una altura h1 sobre el suelo y cae libremente hasta una altura h2; la fuerza que actúa sobre el cuerpo es el peso, que además de ser constante, tiene el mismo sentido del desplazamiento. Por tanto el trabajo realizado por el desplazamiento es

T=F∗∆x=m∗g∗(h1−h2)

A partir de esta ecuación se obtiene la expresión para la energía potencial gravitacional Ep, como se muestra a continuación:

Ep=m∗g∗hIgualmente el trabajo se expresa de la siguiente manera:

T=m∗g∗hCabe resaltar que el trabajo realizado por el peso es independiente de que el objeto caiga verticalmente o a lo largo de un plano inclinado, es decir, que el trabajo depende de la altura desde la cual cae el objeto, medida con respecto a un nivel de referencia elegido.

2.1.2.2 Energía Potencial Elástica

Cuando estiramos un resorte, debido a las interacciones moleculares aparece una fuerza recuperadora F=k x

El trabajo de esta fuerza cuando el extremo del resorte situado a X0 de su

posición de equilibrio se desplaza hasta X es:

T=12k x0

2−12k x2

Se observa que el trabajo realizado por la fuerza elástica es igual a

la diferencia de los valores de una cierta cantidad Ep=k x2

2, llamada

energía potencial elástica.En conclusión tenemos w=Epo−Ep .

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2.2 ENERGÍA TÉRMICA

La Energía térmica se debe al movimiento de las partículas que constituyen la materia. Un cuerpo a baja temperatura tendrá menos energía térmica que otro que esté a mayor temperatura.

La transferencia de energía térmica de un cuerpo a otro debido a una diferencia de temperatura se denomina calor. La unidad de la energía térmica es el julio, pero aún se sigue utilizando la unidad histórica del calor, la caloría. Cuando dos cuerpos se ponen en contacto térmico, fluye energía desde el que está a mayor temperatura hasta el que está a menor temperatura, hasta que ambas se igualan.

La energía térmica Q que interviene en una variación de temperatura ∆T de un cuerpo de masa m es: Q = m·c·∆T donde c es la capacidad calorífica específica del cuerpo.

Sin embargo, la energía térmica también puede dar lugar a un cambio de fase sin que exista variación de la temperatura del cuerpo. En este caso, la energía térmica Q es proporcional a la masa m de la sustancia: Q = m·L donde L es una constante característica de la sustancia y del cambio de fase que se trate.

Así mismo es un hecho experimental que, con muy pocas excepciones, la energía térmica provoca la dilatación de los cuerpos. Las expresiones que cuantifican este efecto de la energía térmica son muy diferentes según el estado de la materia en el que se encuentren los cuerpos.

Cuando dos objetos con diferentes temperaturas se ponen en contacto, se transfiere energía del uno al otro. El equilibrio térmico es la condición de dos objetos cuando tienen la misma temperatura.

EJEMPLO: Se dejan caer carbones calientes en un recipiente con agua, la energía térmica se transferirá de los carbones al agua hasta llegar al equilibrio térmico en este momento no hay mas transferencia de energía térmica.

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Carbón Caliente

Agua

Equilibrio térmico

Igual temperatura

90°C

El volumen mayor tiene mayor energía térmica

Hielo

El calor se define como la trasferencia de energía térmica debida una diferencia de temperatura. Se debe distinguir temperatura de energía térmica, ya que es posible que dos objetos se encuentren en equilibrio térmico, es decir a igual temperatura, pero con diferente energía térmica.

EJEMPLO: Una jarra y una pequeña taza están llenas hasta el tope con agua a una temperatura de 90©C, si se mezclan no habrá transferencia de energía, pero la energía térmica es mucho mayor en la jarra debido a que contiene mucho mayor número de moléculas. Si vaciamos el agua de cada recipiente sobre dos bloques de hielo por separado, se fundirá mas hielo donde se vació el volumen mas grande, lo que indica que tenía más energía térmica.

2.3 ENERGÍA ELÉCTRICA

Se denomina energía eléctrica a la forma de energía que resulta de la existencia de una diferencia de potencial entre dos puntos, lo que permite establecer una corriente eléctrica entre ambos, cuando se les coloca en contacto por medio de un conductor eléctrico, para obtener trabajo. La Energía eléctrica es causada por el movimiento

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de las cargas eléctricas en el interior de los materiales conductores. Esta energía produce, fundamentalmente, 3 efectos: luminoso, térmico y magnético.

EJEMPLO:Rayo: La diferencia de potencial entre nubes, o entre una nube y el suelo, produce descargas eléctricas atmosféricas o rayos.

La electricidad se ocupa de las partículas cargadas positivamente, como los protones, que se repelen mutuamente, y de las partículas cargadas negativamente, como los electrones, que también se repelen mutuamente. En cambio, las partículas negativas y positivas se atraen entre sí. Este comportamiento puede resumirse diciendo que las cargas del mismo signo se repelen y las cargas de distinto signo se atraen.

La energía eléctrica 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.

Cuando una corriente eléctrica fluye por un cable pueden observarse dos efectos importantes: la temperatura del cable aumenta y un imán colocado cerca del cable se desvía, apuntando en dirección perpendicular al cable. Al circular la corriente, los electrones que la componen colisionan con los átomos del conductor y ceden energía, que aparece en forma de calor. La cantidad de energía desprendida en un circuito eléctrico se mide en julios. La potencia consumida se mide en vatios; 1 vatio equivale a 1 julio por segundo. La potencia P consumida por un circuito determinado puede calcularse a partir de la expresión P = e × I, o la que se obtiene al aplicar a ésta la ley de Ohm: P = I2 × R. También se consume potencia en la producción de trabajo mecánico, en la emisión de

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radiación electromagnética como luz u ondas de radio y en la descomposición química.

2.4 ENERGÍA RADIANTE

La Energía radiante es la que poseen las ondas electromagnéticas, las cuales se pueden propagar en el vacío, sin necesidad de soporte material alguno, sin embargo, la velocidad, intensidad y dirección de su flujo de energía se ven influidos por la presencia de materia. Esta radiación abarca una gran variedad de energías, entre las cuales se destacan, la luz visible, las ondas de radio, los rayos ultravioleta (UV), los rayos infrarrojo (IR), etc.

Una onda electromagnética tiene tres características esenciales:- Longitud de onda (λ) : Es la distancia entre dos puntos del medio

que se encuentran en el mismo estado de vibración (oscilación). - Amplitud (A): Es la máxima separación de la onda.- Frecuencia (f): Es el número de oscilaciones que se dan en la

unidad de tiempo.

Las ondas electromagnéticas están ordenadas en función de la energía que transportan en el espectro electromagnético, cuanta más energía posean, tendrán una longitud de onda menor, entonces de mayor a menor energía se ordenan:

2.4.1 Rayos YIdentificados también como radiación gamma, se caracterizan por tener un alto poder penetrante, capaz de ionizar la materia, ya que poseen una energía muy elevada. Estos son producto de la

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A

desintegración de átomos de materiales radiactivos que pueden ser naturales o fabricados por el hombre.

Esta radiación es capaz de producir cáncer en tejidos vivos, pero por su mismo poder es empleado en el tratamiento del cáncer, ya que destruye más fácilmente las células cancerosas que las normales.

Señal que indica el riesgo de radiación o presencia de rayos gamma.

2.4.2 Rayos XEstos rayos también son un tipo de radiación electromagnética penetrante, se encuentran al lado derecho de la luz visible en el espectro, lo cual indica que tiene una menor longitud de onda.

Los rayos X se producen siempre que se bombardea un objeto material con electrones de alta velocidad. Gran parte de la energía de los electrones se pierde en forma de calor; el resto produce rayos X al provocar cambios en los átomos del blanco como resultado del impacto. Los rayos X emitidos no pueden tener una energía mayor que la energía cinética de los electrones que los producen.

Esta se considera una radiación muy penetrante, ionizante y por tanto puede producir daños en tejidos vivos, en la medicina de diagnóstico y odontológica se usan rayos x de baja densidad, se producen bombardeando un objetivo de volframio con electrones de alta velocidad, y son absorbidos en mayor o menor medida por los distintos tejidos corporales. En un negativo fotográfico, los huesos aparecen en blanco y los tejidos blandos en gris.

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Para el tratamiento de tumores se emplean rayos X de alta intensidad que destruyen los tejidos cancerosos, especialmente vulnerables.

Radiografía

2.4.3 Luz ultravioletaLa luz ultravioleta es aquella cuyas longitudes de onda van aproximadamente desde los 400 nm, el límite de la luz violeta, hasta los 15 nm, donde empiezan los rayos X. La radiación ultravioleta natural proviene del sol, puede producirse artificialmente mediante lámparas de arco.

La radiación ultravioleta puede ser dañina para los seres vivos, sobre todo cuando su longitud de onda es baja (cáncer de piel, cataratas, ceguera, quemaduras, etc), para contrarrestar este efecto, la radiación mas energética es absorbida por el ozono, llegando a la Tierra la menos energética: UV-A.

Muchas sustancias se comportan de forma distinta cuando se las expone a luz ultravioleta que cuando se las expone a luz visible. Por ejemplo, algunos minerales, colorantes, vitaminas, aceites naturales y otros productos se vuelven fluorescentes en presencia de luz ultravioleta, es decir, parecen brillar. Por tal motivo la luz negra UV se emplea en ciencia forense para detectar restos de sangre, orina, semen y saliva.

2.4.4 Luz visible16

La luz es una onda electromagnética que corresponde a oscilaciones extremadamente rápidas de un campo electromagnético, en un rango determinado de frecuencias que pueden ser detectadas por el ojo humano.Los colores que componen la luz se ordenan como en el arco iris, formando el llamado espectro visible.Hay dos tipo s de objetos visibles, aquellos que por sí mismos emiten luz y los que la reflejan. Es color de estos depende del espectro de la luz que incide y de la absorción del objeto, la cual determina que ondas son reflejadas.

Descomposición de la luz

2.4.5 Rayos infrarrojosLa radiación infrarroja es la energía que emiten todos los objetos calientes, desde el carbón incandescente hasta los radiadores. La longitud de onda de los rayos infrarrojos es menor que la de las ondas de radio y mayor que la de la luz visible. Los rayos infrarrojos se utilizan para obtener imágenes de objetos lejanos ocultos por la bruma atmosférica, que dispersa la luz visible pero no la radiación infrarroja. En astronomía se utilizan los rayos infrarrojos para estudiar determinadas estrellas y nebulosas. En nuestra vida los podemos encontrar en el control remoto de equipo de audio y TV, conexión de un ratón inalámbrico con un computador, en equipos de visión nocturna cuando la luz es insuficiente y en fibras ópticas.

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Vista con rayos infrarrojos

2.4.6 MicroondasLas microondas se generan con tubos de electrones especiales como el klistrón o el magnetrón, que incorporan resonadores para controlar la frecuencia, o con osciladores o dispositivos de estado sólido especiales. Esta radiación tiene menos energía que las infrarrojas y más que las ondas de radio, se emplean para calentar alimentos con el horno microondas, en radiodifusión, en radares, en televisión por cable, en telefonía móvil, bluetooth, etc.

Torre de microondas2.4.7 Ondas de radioEstas ondas electromagnéticas son producidas por el hombre con un circuito oscilante.Estas se emplean en radiodifusión, las ondas usadas en la televisión son la de longitud de onda menor y las de radio son las de longitud de onda mayor.Este tipo de ondas son la que emiten la TV, los teléfonos móviles y los radares.

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Torre de radio

2.5 ENERGÍA QUÍMICALa Energía química es la que se produce en las reacciones químicas. De esta se derivan otras energías como la energía de activación la cual se define como la energía mínima que deben poseer las entidades químicas (átomos, moléculas, iones o radicales) para producir una reacción química. La energía de activación representa una barrera energética que tiene que ser sobrepasada para que la reacción tenga lugar.Una pila o una batería poseen este tipo de energía. Un ejemplo sencillo es la que posee el carbón y que se manifiesta al quemarlo

2.6 ENERGÍA NUCLEARLa Energía nuclear es la energía almacenada en el núcleo de los átomos y que se libera en las reacciones nucleares de fisión y de fusión. Las cantidades de energía que pueden obtenerse mediante procesos nucleares superan con mucho a las que pueden lograrse mediante procesos químicos, que sólo implican las regiones externas del átomo.2.6.1 Energía nuclear de fisiónLa fisión nuclear consiste en la fragmentación de un núcleo "pesado" (con muchos protones y neutrones) en otros dos núcleos de, aproximadamente, la misma masa, al mismo tiempo que se liberan varios neutrones. Los neutrones que se desprenden en la fisión pueden romper otros núcleos y desencadenar nuevas fisiones en las que se liberan otros neutrones que vuelven a repetir el

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proceso y así sucesivamente, este proceso se llama reacción en cadena.

El proceso de fisión nuclear, se resume asi:- Un neutrón impacta contra un núcleo de uranio o plutonio.

- El núcleo se rompe en dos núcleos de elementos más ligeros de la tabla periódica, desprendiendo un número determinado de neutrones de energía.

- Los neutrones emitidos pueden servir para fisionar nuevos núcleos, con lo que se origina una reacción en cadena.

2.6.2 Energía nuclear de fusiónLa fusión nuclear consiste en la unión de varios núcleos "ligeros" (con pocos protones y neutrones) para formar otro más "pesado" y estable, con gran desprendimiento de energía. Para que los núcleos ligeros se unan, hay que vencer las fuerzas de repulsión que hay entre ellos. Por eso, para iniciar este proceso hay que suministrar energía (estos procesos se suelen producir a temperaturas muy elevadas, de millones de ºC, como en las estrellas)EJEMPLOEn el proceso de fusión nuclear, dos isótopos del hidrógeno unen sus núcleos, formando un átomo de helio, desprendiendo un neutrón y una gran cantidad de energía, ya que la suma de la masa del helio y del neutrón es menos que la del deuterio (2H) mas la del

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tritio (3H). Esa diferencia de masa se transforma en energía según la ecuación E=m*c2.

3. TRANSFORMACION DE LA ENERGIA

La Energía se encuentra en constante transformación, pasando de unas formas a otras. La energía siempre pasa de formas más útiles a formas menos útiles. Por ejemplo, en un volcán la energía interna de las rocas fundidas puede transformarse en energía térmica

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produciendo gran cantidad de calor; las piedras lanzadas al aire y la lava en movimiento poseen energía mecánica; se produce la combustión de muchos materiales, liberando energía química; etc.

3.1 FUENTES DE ENERGÍA

Se denominan fuentes de energía o recursos energéticos a todos aquellos componentes de la naturaleza a partir de los cuales es posible obtener energía utilizable por el hombre. El origen de casi todas las fuentes de energía es el Sol, que "recarga los depósitos de energía". Las fuentes de energía se clasifican en dos grandes grupos: renovables y no renovables; según sean recursos "ilimitados" o "limitados".

3.1.1 Energías renovablesLas Fuentes de energía renovables son aquellas que, tras ser utilizadas, se pueden regenerar de manera natural o artificial. Algunas de estas fuentes renovables están sometidas a ciclos que se mantienen de forma más o menos constante en la naturaleza.

Existen varias fuentes de energía renovable, tales como:

3.1.1.1Energía solarLa energía solar producida por reacciones de fusión nuclear en el sol, atraviesa el espacio en forma de fotones y llega la Tierra manifestándose en los vientos, las olas y las lluvias, al atravesar la atmósfera cerca del 60% de la energía es reflejada y absorbida por las nubes y otras partículas, sin embargo, el 40% que llega a la superficie terrestre es más que la que usamos y podría llegar a satisfacer todas nuestras necesidades. La energía solar puede ser convertida en electricidad mediante células fotovoltaicas, o en calor, mediante colectores térmicos.

La conversión fotovoltaica consiste en la transformación directa de la energía luminosa en energía eléctrica. Se utilizan para ello unas placas solares formadas por células fotovoltaicas (de silicio o de

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germanio). Paneles fotovoltaicos

La conversión térmica de alta temperatura consiste en transformar la energía solar en energía térmica almacenada en un fluido. Para calentar el líquido se emplean unos dispositivos llamados colectores.

3.1.1.2Energía Hidráulica

La energía hidráulica es la producida por el agua retenida en embalses o pantanos a gran altura (que posee energía potencial gravitatoria). Si en un momento dado se deja caer hasta un nivel inferior, esta energía se convierte en energía cinética y, posteriormente, en energía eléctrica en la central hidroeléctrica.

Es una fuente de energía limpia, sin residuos y fácil de almacenar. Además, el agua almacenada en embalses situados en lugares altos permite regular el caudal del río. Sin embargo los embalses producen pérdidas de suelo productivo y fauna terrestre debido a la inundación del terreno destinado a ellos. También provocan la disminución del caudal de los ríos y arroyos bajo la presa y alteran la calidad de las aguas.

Presa hidroeléctrica3.1.1.3Energía Eólica

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La energía eólica es la energía cinética producida por el viento que se transforma en electricidad en unos aparatos llamados aerogeneradores que están compuestos por varias hélices que giran por acción del viento, las cuales están conectadas a generadores de corriente eléctrica y se sitúan en los extremos de torres de gran altura.

3.1.1.4Energía MareomotrizLa energía mareomotriz es la producida por el movimiento de las masas de agua provocado por las subidas y bajadas de las mareas, así como por las olas que se originan en la superficie del mar por la acción del viento, estas producen energía que se convierte el electricidad en las centrales mareomotrices.Tiene una ventaja amplia puesto que es una fuente de energía limpia, sin residuos y casi inagotable aunque sólo pueden estar en zonas marítimas, pueden verse afectadas por desastres climatológicos, dependen de la amplitud de las mareas y las instalaciones son grandes y costosas.

3.1.1.5Energía de la biomasaEn los últimos años se ha investigado el aprovechamiento de los residuos orgánicos para obtener energía por medio de procesos naturales. Con el término biomasa se alude a la energía solar, convertida en materia orgánica por la vegetación, que se puede recuperar por combustión directa o transformando esa materia en otros combustibles, como alcohol, metanol o aceite. También se puede obtener biogás, de composición parecida al gas natural, a partir de desechos orgánicos.

3.1.2 Energías no renovablesLas energías no renovables son aquellas que existen en cantidades limitadas en la naturaleza, de forma que se agotan a medida que se van utilizando. Entre las energías no renovables están la energía del gas natural, la del petróleo, la del carbón, la geotérmica y la nuclear.Los combustibles fósiles (carbón, petróleo y gas natural) son sustancias originadas por la acumulación, hace millones de años, de grandes cantidades de restos de seres vivos en el fondo de lagos y otras cuencas sedimentarias.

3.1.2.1 CarbónEl Carbón es una sustancia ligera, de color negro, que procede de la fosilización de restos orgánicos vegetales. Existen 4 tipos: antracita, hulla, lignito y turba.

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3.1.2.2 PetróleoEl Petróleo es el producto de la descomposición de los restos de organismos vivos microscópicos que vivieron hace millones de años en mares, lagos y desembocaduras de ríos. Se trata de una sustancia líquida, menos densa que el agua, de color oscuro, aspecto aceitoso y olor fuerte, formada por una mezcla de hidrocarburos (compuestos químicos que sólo contienen en sus moléculas carbono e hidrógeno).

Torre de extracción petrolera

El petróleo tiene, hoy día, muchísimas aplicaciones, entre ellas: gasolinas, gasóleo, abonos, plásticos, explosivos, medicamentos, colorantes, fibras sintéticas, etc. De ahí la necesidad de no malgastarlo como simple combustible.

3.1.2.3 Gas naturalEl Gas natural tiene un origen similar al del petróleo y suele estar formando una capa o bolsa sobre los yacimientos de petróleo. Está compuesto, fundamentalmente, por metano (CH4). El gas natural es un buen sustituto del carbón como combustible, debido a su facilidad de transporte y elevado poder calorífico y a que es menos contaminante que los otros combustibles fósiles.

3.2 CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍAEl Principio de conservación de la energía indica que la energía no se crea ni se destruye; sólo se transforma de unas formas en otras. En estas transformaciones, la energía total permanece constante; es decir, la energía total es la misma antes y después de cada transformación.En el caso de la energía mecánica se puede concluir que, en ausencia de rozamientos y sin intervención de ningún trabajo externo, la suma de las energías cinética y potencial permanece constante. Este fenómeno se conoce con el nombre de Principio de conservación de la energía mecánica.

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3.3 DEGRADACION DE LA ENERGÍAUnas formas de energía pueden transformarse en otras. En estas transformaciones la energía se degrada, pierde calidad. En toda transformación, parte de la energía se convierte en calor o energía calorífica.

Cualquier tipo de energía puede transformarse íntegramente en calor; pero, éste no puede transformarse íntegramente en otro tipo de energía. Se dice, entonces, que el calor es una forma degradada de energía. Son ejemplos:

La energía eléctrica, al pasar por una resistencia. La energía química, en la combustión de algunas sustancias. La energía mecánica, por choque o rozamiento.

Se define, por tanto, el Rendimiento como la relación (en % por ciento) entre la energía útil obtenida y la energía aportada en una transformación.

R= EnergíaútilEnergía total

∗100

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4. CONCLUSIONES

- El trabajo es producto de la energía, y la potencia es la rapidez con la que se realiza un trabajo.

- La energía es una concepción arraigada en nuestra vida diaria aunque con un concepto físico abstracto, basta con un estudio sencillo de sus características básicas para entender que se trata de la capacidad de realizar un trabajo en el contexto físico.

- Es más que importante e interesante, el conocimiento de todas las formas de energía existentes y aún más de sus fuentes puesto que así podemos determinar los daños y consecuencias que trae la explotación de ciertos recursos agotables para el medio ambiente.

- Los cambios, en general, de temperatura, posición, en los mismos niveles de energía, en las moléculas atómicas, etc. son la causa de la liberación de energía.

- La energía siempre es la misma, simplemente sus transformaciones son las causantes de los variados fenómenos que esta involucra en nuestro mundo.

- Es importante incentivar a nivel mundial el desarrollo de nuevas fuentes de energía alternativas, en especial las basadas en desechos, puesto que contribuyen al desarrollo sostenible desde dos perspectivas y puede que con un manejo optimo se logre obtener mayor cantidad de energía en poco tiempo.

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5. BIBILOGRAFÍA

- FÍSICA I, Bogotá, Editorial Santillana, 2005.- FÍSICA CONCEPTOS Y APLICACIONES Sexta Edición, McGraw-Hill

Interamericana Editores, S.A de C.V, 2005.- FÍSICA FUNDAMENTAL, Editorial Norma, 1986.- Gobierno de España, Ministerio de educación, política social y

deporte; Instituto Superior de Formación y Recursos en Red para el Profesorado, Proyecto Newton, La energía. Disponible: http://newton.cnice.mec.es/3eso/energia/index.html

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