Energia

UNIVERSIDAD DE LOS ANDES NÚCLEO UNIVERSITARIO “RAFAEL RANGEL” DEPARTAMENTO DE FISICA TRUJILLO, VENEZUELA

La Energía 

Profesor:

Jesús Briceño

Integrantes: Calles Jesús, CI:25982473 Paris Daniel, CI: 25882975

Trujillo, Febrero de 2016

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Índice general Pag

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introducción

…………….…. 3

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Energía

………………….4-5

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Tipos de Energía

…………………5-10

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Propiedades fundamentales de la energía

……..……..10-11

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Expresiones que regulan el intercambio de energía ………11-12

Introducción

En la actualidad se han creado una cantidad inmensa de definiciones abstractas y ambiguas de la energía en todas sus expresiones, lo cual crea un problema de gran impacto en el lector , partiendo de definiciones tan sencillas hemos logrado la explicación de manera sencilla pero sistemática la explicación de los términos básicos en cuanto a energía se refiere, entrando en tema de energía , podemos encontrar a lo largo de la evolución del ser humano e desarrollo y descubrimiento de nuevas formas de energías bien sean amigable con el medio ambiente o no, el hecho es que estos tipos de energías existentes poseen cualidades características y fácilmente identificables de cada una de ellas por ejemplo la energía solar, la cual sencillamente se trata de la energía que se obtiene mediante un proceso de transformación que tiene como base la luz solar y temperatura, unido a esto también podemos ver la distinción de energías mas complejas como la nuclear la cual genera un gran riesgo por su peligroso potencial radioactivo

Unido con el desarrollo de muchos tipos de energías que van evolucionando de la mano con su viabilidad podemos decir que la energía juega un papel fundamental en el desarrollo de la sociedad.

La energía y su desarrollo van de la mano con la evolución científica ya que a través de esta se puede obtener el máximo rendimiento y optimización de esta , unido a esto pasemos a la explicación detallada de lo que es la energía

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Energia La energía se define como la entidad intangible por medio de la cual podemos generar movimiento, trabajo y calor, la energía junto con la materia son los 2 ingredientes básicos que componen todo el universo que nos rodea. La energía es la fuente invisible que mantiene unido a los atomos y partículas subatómicas que componen toda la materia del universo, también es la fuente por medio la cual energía es lo que mueve a la sustancia.

Un pilar básico y fundamental de la física es el Principio de la conservación de la energía, dicho principio nos indica que la energía no se crea ni se destruye sólo se transforma, por ejemplo en nuestro automóvil una parte de la energía química almacenada en el combustible la utilizamos para generar movimiento a las ruedas como energía mecánica y la otra parte se disipa en forma de calor o en energía térmica, es decir toda la energía química solo se ha transformado en energía mecánica y en energía térmica.

Por otro lado utilizamos diferentes fuentes de energía presentes en la naturaleza para alimentar múltiples máquinas y dispositivos que realizan trabajo y nos ayudan en nuestra vida cotidiana, así pues utilizamos la energía eléctrica para hacer funcionar multitud de máquinas como ordenadores, fotocopiadoras, motores, lámparas... Utilizamos la energía química almacenada en minerales y gases para generar calor o producir movimiento a nuestros vehículos así como utilizamos la energía solar y la energía gravitacional para desplazar a nuestros satélites y aeronaves por el espacio, somos unos grandes consumidores de energía.

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Gracias a la famosa ecuación de Einstein e=mc2 la física demostró la realidad de que todo lo que nos rodea es energía, los átomos, las moléculas, los seres vivos, los planetas, las galaxias y todo el vasto universo son en última instancia energía. La teoría del big bang indica como el origen del universo se creó a raíz de una gran explosión de energía la cual genero las partículas fundamentales que componen toda la materia de nuestro universo.

Tipos de energía

La energía se manifiesta de diferentes maneras, recibiendo así diferentes denominaciones según las acciones y los cambios que puede provocar.

Encontramos los siguientes tipos de energía:

Energía mecánica Es la capacidad de producir un trabajo mecánico que posee un cuerpo debido a causas de origen mecánico, como su posición o su velocidad.

La energía mecánica relacionada con la posición y el movimiento del JPJ

Energía cinética, que se manifiesta cuando los cuerpos se mueven. Es decir, es la energía asociada a la velocidad de cada cuerpo. Se calcula con la fórmula: 

E c= ½ m • v 2



Donde m es la masa (Kg), v la velocidad (m/s) y E c la energía cinética (J=Kg·m 2 /s 2 .



Ejemplo: En el billar, un jugador le transmite energía cinética a la bola al golpearla con el taco. A medida que la bola rueda, pierde energía cinética. Cuando la bola entra en contacto con otra, le transmite su energía cinética, permitiendo que esta segunda bola se acelere.



Ejercicios: Ejercicio: Calcula la energía cinética de un coche de 860 kg que se mueve a 50 km/h.



Primero pasaremos los 50Km/h a m/s ===> 13,9m/s. Ahora es bien fácil, solo hay que aplicar la fórmula: Ec = 1/2 860Kg x 13,92m/s = 83.000Julios



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Energía potencial, que hace referencia a la posición que ocupa una masa en el espacio. Su fórmula es:



E p= m • g • h 

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Donde m es la masa (Kg), g la gravedad de la Tierra (9,81

m/s 2 ), h= la altura (m) y E p la energía potencial (J=Kg·m 2 /s 2 ).

Ejemplo: Usando el ejemplo de la montaña rusa, ésta tiene su mayor energía potencial cuando se encuentra detenida en el punto más elevado.

Tiene el potencial para rodar hacia abajo, pero aún no ha comenzado a moverse. La montaña rusa, además, demuestra energía potencial cuando está detenida, permitiendo que los individuos ingresen o salgan de la corrida.

Ejercicio: ¿Cuál es la energía potencial que tiene un ascensor de 800 Kg situado a 380 m sobre el suelo? Suponemos que la energía potencial en el suelo es 0.

Solución: Este caso es muy sencillo, sólo tenemos que aplicar los datos que nos dan en la fórmula: Ep = (800 Kg) x (9.8 m/s^2) x (380 m) = 2.979.200 J = 2.9 MJ (millones de Julios).

Energía Potencial Elástica Es la energía que se libera cuando un muelle o un resorte que estaba comprimido, se suelta. La energía que tendrá dependerá de la deformación sufrida por el muelle, más deformación quiere decir más energía. Esta energía se puede utilizar para desarrollar trabajo, por ejemplo para impulsar una pelota. potencial elastica ¿Cómo calculamos la energía potencial elástica? Usamos la siguiente fórmula: energia potencial elastica

Donde "K" es una constante elástica característica de cada JPJ

muelle medida en N/m (newtons partido por metros) y "x" es la longitud que adquiere el muelle o el desplazamiento o deformación desde la posición normal medido en metros (estiramiento del muelle). Con estas unidades el resultado será en Julios.

La energía mecánica es la suma de la energía cinética y la energía potencial de un cuerpo. Su fórmula es: •

Em=Ep+Ec

Donde E m es la energía mecánica (J), E p la energía potencial (J) y E c la energía cinética (J).

Problema de tipo mixto Problema n° 7) Una maleta de 65 kg se encuentra en lo alto de un contenedor de una altura tal que dispone de una energía potencial de 1764 J, si la maleta se deja caer libremente en el momento justo en que su energía cinética tiene un valor de 80 J a que altura se encuentra.

Datos: m = 65 kg Ep1 = 1764 J Ec2 = 80 J Ec1 = 0 J (se deja caer libremente) g = 9,81 m/s² Formulas: ΔEM = ΔEc + ΔEp >Ep = m.g.h Desarrollo La fuerza peso es conservativa, por lo tanto ΔEM = 0, entonces:

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0 = ΔEc + ΔEp > ΔEc = -ΔEp Ec2 - Ec1 = -(Ep2 - Ep1) > Ec2 - 0 = Ep1 - Ep2 Despejando la energía potencial final: Ep2 = Ep1 - Ec2 > Ep2 = 1764 J - 80 J >Ep2 = 1684 J Pero: Ep2 = m.g.h2 >m.g.h2 = 1684 J > h2 = (1684 J)/(m.g) >h2 = (1684 J)/[65 kg.(9,81 m/s²)] > h2 = 2,64 m Energía interna La energía interna se manifiesta a partir de la temperatura. Cuanto más caliente esté un cuerpo, más energía tendrá.

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Energía eléctrica La energía eléctrica está relacionada con la corriente eléctrica. Es decir, en un circuito en el que cada extremo tiene una diferencia de potencial diferente.

Ejemplo : Con ella producimos luz, la transformamos en calor para cocinar ,para la nevera ,e inumerables usos caseros para esta energia.

Energía térmica Se asocia con la cantidad de energía que pasa de un cuerpo caliente a otro más frío manifestándose mediante el calor O como definición directa: Es la parte de la energía interna de un sistema termodinámico en equilibrio que es proporcional a su temperatura absoluta y se incrementa o disminuye por transferencia de energía, generalmente en forma de calor o trabajo, en procesos JPJ

termodinámicos. A nivel microscópico y en el marco de la Teoría cinética, es el total de la energía cinética media presente como el resultado de los movimientos aleatorios de átomos y moléculas o agitación térmica, que desaparecen en el cero absoluto.

Ejemplos: como su definición lo dice es energía liberada en forma de calor y la observamos dirariamente en artículos como caldera de vapor, Estufa, horno a gas, encendedor, microondas, radiador de auto.,

Energía electromagnética La energía electromagnética es la cantidad de energía almacenada en una región del espacio que podemos atribuir a la presencia de un campo electromagnético, y que se expresará en función de las intensidades del campo magnético y campo eléctrico. En un punto del espacio la densidad de energía electromagnética depende de una suma de dos términos proporcionales al cuadrado de las intensidades del campo. Las radiaciones que provoca el Sol son un ejemplo de ondas electromagnéticas que se manifiestan en forma de luz, radiación infrarroja u ondas de radio.

Ejemplo : Se utiliza en la telefonía móvil, en Internet por Wi-Fi, en los mandos a distancia de televisores y otros dispositivos de imagen y sonido.

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Energía química La energía química se manifiesta en determinadas reacciones químicas.

En química aparecen algunas formas específicas no mencionadas anteriormente:

Energía de ionización, una forma de energía potencial, es la energía que hace falta para ionizar una molécula o átomo.

Energía de enlace, es la energía potencial almacenada en los enlaces químicos de un compuesto. Las reacciones químicas liberan o absorben esta clase de energía, en función de la entalpía y energía calórica.

Si estas formas de energía son consecuencia de interacciones biológicas, la energía resultante es bioquímica, pues necesita de las mismas leyes físicas que aplican a la química, pero los procesos por los cuales se obtienen son biológicos, como norma general resultante del metabolismo célula.

Ejemplos: 

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Los motores de automóvil se propulsan por la energía resultante de la combustión de la gasolina, que es una reacción química; se trata de una transformación de energía química en energía

mecánica. Igualmente, en las cocinas a gas la combustión del gas transforma la energía química en energía calorífica.

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Cuando usamos pilas eléctricas utilizamos energía química que se transforma en eléctrica. En las baterías recargables el proceso es reversible, y es posible utilizar energía eléctrica para almacenarla de nuevo en la batería en forma de energía química.

La energía nuclear Ésta se produce cuando los núcleos de los átomos se rompen (fisión) o se unen (fusión).

La energía nuclear es la energía en el núcleo de un átomo. Los átomos son las partículas más pequeñas en que se puede dividir un material. En el núcleo de cada átomo hay dos tipos de partículas (neutrones y protones) que se mantienen unidas. La energía nuclear es la energía que mantiene unidos neutrones y protones.

La energía nuclear se puede utilizar para producir electricidad. Pero primero la energía debe ser liberada. Ésta energía se puede obtener de dos formas: fusión nuclear y fisión nuclear. En la fusión nuclear, la energía se libera cuando los átomos se combinan o se fusionan entre sí para formar un átomo más grande. Así es como el Sol produce energía. En la fisión nuclear, los átomos se separan para formar átomos más pequeños, liberando energía. Las centrales nucleares utilizan la fisión nuclear para producir electricidad.

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Ejemplo: En si la energía nuclear tiene un uso específico, su propósito es su obtención de carácter cuantitativo, para la transformación posterior a eléctrica

Energía eólica Este tipo de energía se obtiene a través del viento, gracias a la energía cinética generada por el efecto corriente de aire La energía eólica se caracteriza por sé una energía abundante, renovable y limpia, también ayuda a disminuir las emisiones de gases contaminantes y de efecto invernadero al reemplazar termoeléctricas a base de combustibles fósiles, lo que la convierte en un tipo de energía verde, el mayor inconveniente de esta sería la intermitencia del viento que podría suponer en algunas ocasiones un problema si se utilizara a gran escala.

Ejemplo: Actualmente un porcentaje de la energía eléctrica tiene como origen el aprovechamiento de la fuerza del viento. Se trata de un caso de transformación de energía mecánica (el movimiento de masas de aire) en energía eléctrica

Propiedades de la energía La energía tiene 4 propiedades básicas:

Se transforma: La energía no se crea, sino que se transforma, siendo durante esta transformación cuando se ponen de manifiesto las diferentes formas de energía.

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Se conserva: Al final de cualquier proceso de transformación energética nunca puede haber más o menos energía que la que había al principio, siempre se mantiene. La energía no se destruye.

Se transfiere: La energía pasa de un cuerpo a otro en forma de calor, ondas o trabajo.

Se degrada: Solo una parte de la energía transformada es capaz de producir trabajo y la otra se pierde en forma de calor o ruido (vibraciones mecánicas no deseadas).

Transferencia de energía Hay tres formas de transferir energía de un cuerpo a otro:

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Trabajo : Cuando se realiza un trabajo se pasa energía a un cuerpo que cambia de una posición a otra. Por ejemplo, si en casa desplazamos una caja, estamos realizando un trabajo para que su posición varíe.

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Ondas :Las ondas son la propagación de perturbaciones de ciertas características, como el campo eléctrico, el magnetismo o la presión, y que se propagan a través del espacio transmitiendo energía.

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Calor : Es un tipo de energía que se manifiesta cuando se transfiere energía de un cuerpo caliente a otro cuerpo más frío. Sin embargo, no siempre viaja de la misma manera, existiendo tres formas diferentes de transferencia energética:

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Conducción: cuando se calienta un extremo de un material, sus partículas vibran y chocan con las partículas vecinas, transmitiéndoles parte de su energía.

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Radiación: el calor se propaga a través de ondas de radiación infrarroja (ondas que se propagan a través del vacío y a la velocidad de la luz).

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Convección: que es propia de fluidos (líquidos o gaseosos) en movimiento.

Uso de Energía en la Sociedad Hoy en día consumimos gran parte de energía, dedicada a nuestra forma de vida cotidiana para satisfacer nuestras necesidades. Cada vez han existido mas cambios debido a que nuestra forma de vida con el paso del tiempo va cambiando, necesitando así más cantidad de dicha energía.

La cantidad de energía se ve influida por el país, si este es desarrollado consumirá más que un país subdesarrollado o de uno que esta en proceso de desarrollo apreciándose así la desigualdad que existe entre diversos países del mundo .

Las fuentes de energía se dividen en dos clases

*Fuentes primarias *Fuentes secundarias

Las fuentes de energía primaria son las que se obtienen directamente de la naturaleza como por ejemplo la energía solar producida gracias al sol o la energía eólica conseguida gracias al viento o bien esta energía puede ser extraída como el petróleo o el gas natural como manera de aprovechamiento .

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Las fuentes de energías secundarias se obtienen gracias a la transformación de las primarias que actúan como intermediarias o a partir de otra fuente de energía ya elaborada .Este proceso de elaboración puede ser: físico, químico o bioquímico, modificando así sus características que tenía anteriormente .Un ejemplo de este tipo de energía son los derivados del petróleo.

El consumo de la energía se asocia a los sectores económicos que son los siguientes:

*sector primario (obtiene beneficio gracias al medio natural)

*Sector secundario (transforma las materias primas para conseguir que sean aptas para el consumo) *Sector terciario (se dedica a la prestación de servicios como el transporte) Otro sector que esta relacionado son los hogares.

En los países desarrollados el porcentaje del uso de energía es mayor en los transportes que en la industria

El transporte ha crecido de una forma significativa por lo que consume gran parte de la energía actual.

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Mientras que el consumo energético en la industria ha descendido ya que se ha generalizado en los países industrializados debido a la deslocalización de la industria pesada.

En el consumo doméstico el uso de la energía se ha visto afectado cada vez que mejoraban las condiciones de vida y el confort en los hogares.

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Conclusión

Como resultado principal de la investigación ,mediante lo analizado y expuesto anteriormente se puede llegar a determinar las ventajas y desventajas existentes en la utilización de cualquier tipo de energía bien sea generando un benéfico directo a la sociedad o no, mediante su desarrollo generado a través de un estudio previo, análisis y experimentación de nuevas formas de energía resultando un impacto fundamental para el desarrollo científico de la sociedad la cual logra en un intento poco acertado a lo largo de la historia en la cual en algunos intentos de desarrollo energético a generado problemas en regiones específica y cuyo daño, aún se encuentran presentes en dichas regiones como en Chernóbil el cual nos dio una idea para intentar evitar este tipo de errores humano Mediante este texto expuesto el cual logra la explicación específica y veras acerca de definiciones de energía y el amplío campo abarcado por estas.

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