UD1: La energía

8/4/2019 UD1: La energa

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IES Luis Vlez de Guevara 1 BACH. Tecnologa Industrial I Recursos energticos UD1: La energa

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UD1: LA ENERGA1. Qu es la energa?

Se define la energa, como la capacidad para realizar un trabajo .

Se mide en el sistema internacional en Julios (J), que se define como el trabajo que realiza unafuerza de 1N cuando se desplaza su punto de aplicacin 1m.

Existen otras unidades de energa:

Calora : Se usa como unidad de medida del calor y se define como la cantidad de calornecesaria para elevar la temperatura de un gramo de agua desde 14,5 C a 15,5 C.

1 cal = 4,18 J

1 J = 0,24 cal

Kilovatio-hora (kWh) : Se usa como unidad de medida de la energa elctrica. Es laenerga consumida o desarrollada por una mquina de 1 Kilovatio de potencia durante unahora.

1 kWh = 1000 Wh = 1000 Wh 3600 s/h = 36001000 J = 36106 J

1J = 1 ws

Electrnvoltio (eV) : Se utiliza en fsica nuclear y se define como la energa que adquiereun electrn cuando se mueve entre dos puntos con una diferencia de potencial de 1 voltio.

1 eV = 1'602 10 -19 J

Kilogrmetro (kgm : Es el trabajo que realiza una fuerza de 1 kp cuando se desplaza supunto de aplicacin una distancia de 1 metro en su misma direccin.

1 kgm = 9,8 J

Existen otras unidades que se usan para calcular la calidad energtica de los combustibles. Estasunidades estn basadas en el poder calorfico de estos combustibles. Las ms utilizadas son:

Toneladas equivalentes de petrleo (tep) : energa liberada en la combustin de 1

tonelada de crudo.

1 tep = 41'84 10 9 J

Toneladas equivalentes de carbn (tec) : energa liberada por la combustin de 1tonelada de carbn.

1 tec = 29'3 10 9 J

Equivalencia entre tep y tec: 1 tep = 1'428 tec

Kcal/kg : caloras que se obtendran con la combustin de 1 kg de ese combustible.


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2. Trabajo

Se define como el producto de la fuerza aplicada sobre un cuerpo y el desplazamiento que ste sufre . Si el objeto no se desplaza en absoluto, no se realiza ningn trabajo sobre l.

W = Fd

Las unidades de energa y trabajo son las mismas.

3. Potencia

Cantidad de trabajo que realiza o consume una mquina por cada unidad de tiempo . Suunidad en el sistema internacional es el vatio (W) .

P = Trabajo/tiempo = W/t

Una mquina de 1 W de potencia hace el trabajo de un Julio cada segundo.

Otra unidad de potencia es el caballo de vapor (CV):

1CV = 735 W

4. Formas de energa

La energa se manifiesta de mltiples formas en la naturaleza, pudiendo convertirse unas en otrascon mayor o menor dificultad. Entre las distintas formas de energa tenemos:

4.1. Energa mecnica

Energa mecnica cintica : es la energa que posee un cuerpo en movimiento.Ec = mv2

m: masa del cuerpo

v: velocidad del cuerpo

Energa mecnica potencial : Es la energa que posee un cuerpo en virtud de la posicinque ocupa en un campo gravitatorio (potencial gravitatoria) o de su estado de tensin,como puede ser el caso de un muelle (potencial elstico).

Ep = mghm: masa del cuerpo

g: aceleracin de la gravedad (9,8 m/s 2)

h: altura del cuerpo

Epx = Kx2

K: constante elstica del cuerpo (F= Kx)

x: deformacin sufrida por el cuerpo


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4.2. Energa trmica o calorfica

Es la energa asociada a la transferencia de calor de un cuerpo a otro . Para que setransfiera calor es necesario que exista una diferencia de temperatura entre los dos cuerpos.

Todos los materiales no absorben o ceden calor del mismo modo, pues unos materialesabsorben el calor con mayor facilidad que otros. Ese factor depende del llamado calor especfico del material (Ce). Cada material tiene su propio calor especfico.

El calor especfico se suele medir en cal/gC e indica las caloras que debe absorber 1 gramode un material para que su temperatura aumente 1 C.

El calor cedido o absorbido por un cuerpo cuando vara su temperatura es:

Q = m Ce T

La transmisin de calor puede tener lugar de tres maneras diferentes:

Conduccin: sin transporte de material, tpico de los slidos.

Conveccin: con transporte de material, tpico de los fluidos (lquidos y gases).

Radiacin: puede tener lugar con o sin presencia de materia (vaco). Se produce pormedio de ondas electromagnticas.

4.3. Energa qumica

Es la energa que almacenan las sustancias qumicas , la cual se suele manifestar en otrasformas (normalmente calor) cuando ocurre una reaccin qumica. Esta energa estalmacenada, en realidad, en los enlaces qumicos que existen entre los tomos de lasmolculas de la sustancia.

Los casos ms conocidos son los de los combustibles (carbn, petrleo, gas,...)

Se define el poder calorfico de un combustible como la cantidad de calor liberado en lacombustin de una cierta cantidad del mismo. Se mide en kcal/kg, el poder calorfico delcarbn anda por los 9000 kcal/kg.

4.4. Energa radiante

Es la energa que se propaga en forma de ondas electromagnticas (luz visible, infrarrojos,ondas de radio, ultravioleta, rayos X,...), a la velocidad de la luz. Parte de ella es calorfica.

Un caso particular conocido es la energa solar.

4.5. Energa nuclear

Es la energa almacenada en los ncleos de los tomos . Esta energa mantiene unidos losprotones y neutrones en el ncleo. Cuando estos elementos se unen o dividen se libera.

Se conocen dos tipos de reaccin nuclear:

Fisin nuclear : los ncleos de tomos pesados (como Uranio o Plutonio) se dividen paraformar otros ms ligeros. Este se emplea comercialmente.


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Fusin nuclear : Se unen ncleos ligeros para formar otros ms pesados. Est en faseexperimental

4.6. Energa elctrica

Es la energa asociada a la corriente elctrica, es decir, a las cargas elctricas en movimiento.Es la de mayor utilidad por las siguientes razones:

Es fcil de transformar y transportar

No contamina all donde se consuma

Es muy cmoda de utilizar

E = P t

P: potencia

t: tiempo

E = VIt

V: voltaje

I: intensidad

t: tiempo

4.7. Principio de conservacin de la energa

Establece que la energa ni se crea ni se destruye, simplemente se transforma.

Aunque la energa no se destruye, no toda ella es aprovechable, pues una parte sedesperdicia en cualquier proceso tecnolgico. Surge as el concepto de rendimiento de una mquina , como la relacin que existe entre el trabajo til que aprovechamos de la mquina y la energa que consume la mquina . El rendimiento de una mquina se expresaen %.

Tambin puede expresarse en trminos de potencia.

100totalTrabajotilTrabajo


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5. Transformaciones energticas

Todas las clases o formas de energa son transformables unas en otras, a continuacin semuestran algunas transformaciones:

Energa mecnica:

o Elctrica: generadores

o Calorfica: partes mviles, rozamiento

Energa elctrica:

o Mecnica: motores

o Qumica: batera, acumuladores

o Calorfica: efecto Joule, corriente elctrica

Energa qumica:

o Elctrica: pilas

o Trmica: procesos de combustin

o Radiante: luminosa

o Mecnica: alimentos

Energa calorfica:

o Mecnica: centrales trmicas

o Qumica: ruptura de molculas de algunas sustancias

o Elctrica: convertidores termoelctricos

Energa radiante (la ms importante es la proveniente del sol):

o Calorfica

o Elctrica: clulas fotovoltaicas

o Qumica: fotosntesis

Energa nuclear:

o Calorfica (fisin o fusin)

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