UD4.Energia y Su Transformacion

8/8/2019 UD4.Energia y Su Transformacion

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La energa y su transformacin4Unidad


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A Relacin entre ciencia, tecnologa y tcnica

Concepto Caractersticas

Ciencia

Tecnologa

Tcnica

Tiende a formular leyes generales y abstractas, empleando elmtodo cientfico de investigacin. Para ello, observa, experimenta,mide y describe.

Los productos obtenidos son: leyes, modelos, teoras, etctera.

Incorpora, tambin, el mtodo cientfico en su diseo y desarrollo.

Es un saber hacer (no un hacer).

Los productos son proyectos y construcciones de artefactos reales,empleando tcnicas de fabricacin concretas. Este es su objetivoprincipal.

Hace uso de los conocimientos cientficos de la ciencia. Es el hacer.

Parte de la tecnologa, pero no la contiene.

Se trata de una habilidad manual. Constituye la parte prctica de latecnologa.

Caractersticas ms relevantes de la ciencia, la tecnologa y la tcnica.

CIENCIA

TECNOLOGA

TCNICA

Objetos

Relacin entre ciencia, tecnologa y tcnica.

4.1.


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C Sistema de unidades

Sistemas de unidades y sus equivalencias.


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A Unidades de energa

Calora. Es la cantidad de calor necesaria para elevar un grado de temperatura (para pasar de 14,5C a 15,5 C) un gramo de agua, a presin atmosfrica normal (nivel del mar).Se emplea mucho cuando se habla de energa trmica.

La frmula que relaciona la temperatura adquirida por una masa de agua y el calor absorbido es:

Q = m Ce (Tf Ti), donde m est expresado en gramos, las temperaturas en C y el calor Q encaloras.

La equivalencia entre caloras y julios es: 1 cal = 4,18 J.KWh. Se lee kilovatio hora e indica el trabajo o energa desarrollada (cedida) o consumida por un ser vivo o mquina, que tiene una potencia de 1 kW y est funcionando durante una hora. Un submltiploes el vatio hora (Wh) 1 kWh = 1 000 Wh.

Esta unidad es masivamente empleada en mquinas elctricas y para indicar consumos elctricos(contadores).

Otras unidades de energa

Sistema

Cegesimal (CGS) Internacional (SI) Tcnico (ST)

Ergio

(dina cm)

Kilogrmetro(Kp m)(N m = W s)

Julio


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Formas de manifestacin de laenerga

Es la energa que posee un cuerpo debido a suvelocidad. Todos sabemos que, para una mismamasa, cuanto mayor velocidad tiene el objeto, mayor energa cintica posee.

Ec = 1/2 m v 2 m = masa del cuerpo que se mueve.

v = velocidad lineal del objeto.

Ep = m g hg = gravedad = 9,8 m/s2

h = altura a la que se encuentra el cuerpo.v = 2 g h

Ee = P t = V I t = I 2 R t P = V I

Segn la ley de Ohm: V = I R.

P = potencia expresada en vatios (W).

t = tiempo en segundos.

V = voltaje en voltios (V).

R = resistencia elctrica en ohmios ().

I = intensidad de corriente en amperios (A).

Es la energa de un cuerpo debido a la altura a la que seencuentra dentro de un campo de fuerzas determinado.Nosotros nos vamos a centrar exclusivamente en elgravitatorio terrestre.

Es la energa que proporciona la corrienteelctrica. Se trata de una energa de transporte,

no siendo (mayoritariamente) ni primaria ni final.Generalmente siempre se transforma y procedede otro tipo de energa, tal como calor, energamecnica, etctera.

Cintica

Potencial M e c n i c

a

Em =Ec +Ep

E l c t r i c a

Formas Tipos Explicacin Frmulas

Manifestaciones de la energa.

4.3.


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A Energa mecnica

Ec = mv 2

Ep = mgh

Em = Ec + Ep


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T r m i c a

Conduccin

Conveccin

Radiacin

Paso de calor (energa) de un cuerpo de mayor temperatura a uno de menor, por efecto dechoques moleculares. Por ejemplo, un trozo decarne que se cocina en una sartn.

Q = ( /d) S (Tf Ti) t = coeficiente de conductividad (tabla en la

pginas siguientes) en Kcal./m h C.d = espacio entre dos superficies del mismo

cuerpo ( m).S = superficies del mismo cuerpo ( m2 ).

t = tiempo en horas.

El calor asciende. Para ello es necesario quehaya algn fluido que lo transporte. Ejemplo:calor del radiador que asciende hasta el techoporque el aire caliente tiene menos densidad.

Q = S (Tf Ti) t a = coeficiente de conveccin (tabla en pginas

siguientes) en kcal/m2 h C.t = tiempo en horas.

El calor se transmite en forma de ondaselectromagnticas. Un cuerpo ms caliente queel ambiente que lo rodea irradia calor en formade ondas que se transmiten a distancia. Por ejemplo, al situarse en los laterales de unaestufa, se recibe calor por radiacin.

Q = c S [(T2/100)4 (T1/100)4 ] t c = coeficiente de radiacin (tabla en pginas

siguientes).T2 = temperatura absoluta del objeto que irradia

calor.

T1 = temperatura absoluta del objeto irradiado.

t = tiempo en horas.

T(K) = 273 + T(C)


Formas de manifestacin de la energa


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ENERGIA TERMICA

Energa trmica es la suma de las energas cinticas de todas las partculasque estn en movimiento en un cuerpo.La temperatura es el valor medio de la energa cintica de estas partculas.

Todos sabemos que los cuerpos pueden calentarse (aumentar su energainterna) o enfriarse (perder energa interna). La energa ganada o perdida enestos procesos es el calor .

Calor especfico es la energa necesaria que la unidad de masa de un cuerpoha de intercambiar con el entorno para variar su temperatura en un grado .

Q = m Ce .( T F- T I)


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Formas de manifestacin de la energa


Q u m i c a

N u c l e a r

Radianteelectromagntica

Combustin qumica

Fisin

Fusin

Se origina al reaccionar dos o msproductos qumicos para formar otrodistinto. As tenemos: alimentos al digerirloslos seres vivos, el carbn, materiasvegetales e hidrocarburos (combustiblesderivados del petrleo) al quemarse, etc.

Es propia de las ondas electromagnticas, como ondas infrarrojas,luminosas, ultravioleta, microondas, etc.

Se obtiene al romper un ncleo de un

material fisionable (uranio o plutonio).

Se obtiene al unir dos ncleos de dostomos (litio y tritio) formando helio ydesprendiendo gran cantidad de calor.

Einstein demostr que la materia se poda

transformar en energa segn la frmula:

E = m c2 E = energa producida en julios (J).

m = masa que desaparece (en kg).

c = velocidad de la luz (3 108 m/s).

Q = Pc m (slidos y lquidos)Q = Pc V (gases)

Pc = poder calorfico de un cuerpo al arder (tabla pginas siguientes) en kcal/kg o

kcal/m3.

m = masa del cuerpo que se quema (enkg).

P c(real) = P c. P [273/(273+T)]


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B Energa calorfica o trmica

Transmisin del calor por conduccin

Coeficiente de conductividad trmica ( ) de algunos materiales.


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Transmisin del calor por conveccin

Coeficientes de conveccin ( ).



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Transmisin del calor por radiacin

Cuando una superficie irradiada es de unmaterial distinto del de la superficie queirradia, el valor de c es igual a:

donde c1 y c2 son los coeficientes deradiacin de ambos materiales.

Coeficientes de radiacin (c).



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C Energa qumica (de combustin)

Materiales slidos y lquidos:

Q = Pc m; donde m es la masa en kg.

Combustibles gaseosos:Q = Pc V; donde V es el volumen en m 3.

Poder calorfico (Pc)

Poder calorfico (Pc) dealgunos combustibles.


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E Acumulacin de energa trmica en los cuerpos

Q = cantidad de calor en kcal.

Tf = temperatura final en C.

Ce = calor especfico en kcal/kg C.

Ti = temperatura inicial en C.

m = masa en kg.

Q = Ce m (Tf Ti )

Calor especfico (Ce) dediversos materiales.


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Transformaciones de la energa

6. Energanuclear

Reactor

5. Energaradiante

Cuerpoincandescente 3. Energa

trmicaColectores solares

Combustin

Termlisis

4. Energaqumica

BombillaPares

termoelctricos Turbinas

Rozamiento

Personas

1. Energamecnica

Motor

Dinamo

Bateras

Bateras

Campana

Placassolares Radiador

2. Energaelctrica

FotosntesisGas del

alumbrado

Transformacin de la energa y mquinas utilizadas.

4.4.


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A Consumo energtico

Primer principio de la Termodinmica: la energa ni se creani se destruye, nicamente se transforma

Q

W

Q es la energa que recibe la locomotora(carbn) y W es el trabajo que realiza al arrastrar los vagones.


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Ahorro energtico

Ahorro de energa en la vivienda

Ahorro de energa en el transporte

Adems de inestabilidad, la baca originaun gran consumo de combustible.

Los burletes en puertas y ventanasevitan prdidas de energa.

A Uso racional de la energa

4.5.


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B Eficiencia energtica

Electrodomsticos y lmparas.

Bombas de calor de mquinas deaire acondicionado.

Pegatina que sea la la eficienciaenergtica de lmparas y electrodomsticos. Caractersticas energticas aplicables a electrodomsticos.

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