Transformación y conservación de la energía Presentado por: José Orlando Lozada rojas José Silverio cajibioy anacona Área: tecnología e informática Grado: undécimo Institución educativa municipal la laguna Pitalito Huila 2015
¿Cuáles son las unidades de trabajo y potencia en el sistema internacional? • En mecánica clásica, se dice que una fuerza realiza trabajo cuando altera el estado de movimiento de un cuerpo. El trabajo de la fuerza sobre ese cuerpo será equivalente a la energía necesaria para desplazarlo de manera acelerada. El trabajo es una magnitud física escalar que se representa con la letra (del inglés Works) y se expresa en unidades de energía, esto es en julios o joule (J) en el Sistema Internacional de Unidades. • Ya que por definición el trabajo es un tránsito de energía,2 nunca se refiere a él como incremento de trabajo, ni se simboliza como ΔW.
¿Que es termodinámica y explique su expresión matemática? • La termodinámica (del griego θερμo, termo, que significa «calor»y δύναμις, dínamis, que significa «fuerza»)es la rama de la físicaque describe los estados de equilibrio a nivel macroscópico. Constituye una teoría fenomenológica, a partir de razonamientos deductivos, que estudia sistemas reales, sin modernizar y sigue un método experimental. Los estados de equilibrio se estudian y definen por medio de magnitudes extensivas tales como la energía interna, la entropía, el volumen o la composición molar del sistema, o por medio de magnitudes no-extensivas derivadas de las anteriores como la temperatura, presión y el potencial químico; otras magnitudes, tales como la imanación, la fuerza electromotriz y las asociadas con la mecánica de los medios continuos en general también pueden tratarse por medio de la termodinámica.
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¿Qué es rendimiento energético y explique su fórmula matemática? • Cuando nosotros echamos gasoil a nuestro vehículo, ¿crees que toda la energía química almacenada en gasoil se convierte en energía cinética, es decir, en movimiento del coche? • Pues si lo crees, estás muy equivocado/a. La verdad es que sólo un 30% aproximadamente de esta energía química se transforma en energía cinética; el resto “se pierde” en forma de calor. • A este 30% es lo que se denomina rendimiento del motor. • IMPORTANTE: El rendimiento energético es la relación entre la energía que suministramos a un sistema y la energía útil que obtenemos realmente. • Para calcular el rendimiento energético utilizamos la siguiente fórmula:
De la siguiente lista de máquinas investigue su rendimiento dado en porcentajes y busque su significado y su imagen representativa • -baterías • La batería de iones de litio, también denominada batería Li-Ion, es un dispositivo diseñado para almacenamiento de energía eléctrica que emplea como electrolito una sal de litio que procura los iones necesarios para la reacción electroquímica reversible que tiene lugar entre el cátodo y el ánodo. Las propiedades de las baterías de Li-ion, como la ligereza de sus componentes, su elevada capacidad energética y resistencia a la descarga, junto con el poco efecto memoria que sufren6 o su capacidad para funcionar con un elevado número de ciclos de regeneración, han permitido diseñar acumuladores livianos, de pequeño tamaño y variadas formas, con un alto rendimiento, especialmente adaptados a las aplicaciones de la industria electrónica de gran consumo7 Desde la primera comercialización de un acumulador basado en la tecnología Li-ion a principios de los años 1990, su uso se ha popularizado en aparatos como teléfonos, agendas electrónicas, ordenadores portátiles y lectores de música.
turbinas eólicas Una turbina eólica o turbina de viento es una turbina accionada por la energía eólica. Se trata de una turbo máquina motora que intercambia cantidad de movimiento con el viento, haciendo girar un rotor. La energía mecánica del eje del rotor puede ser aprovechada para diversas aplicaciones como moler, en el caso de los molinos de viento; bombear agua, en el caso de las Aero bombas; o para la generación de energía eléctrica, en los aerogeneradores. Las turbinas eólicas se clasifican, según la orientación del eje del rotor, en verticales y horizontales.
-placas solares Las placas solares comerciales en el mercado están divididas en dos tipos de placas solares según el tipo de obtención de energía solar. Placas solares fotovoltaicas y placas solares térmicas.
–motores eléctricos El motor eléctrico es un dispositivo que transforma la energía eléctrica en energía mecánica por medio de la acción de los campos magnéticos generados en sus bobinas. Son máquinas eléctricas rotatorias compuestas por un estator y un rotor. Algunos de los motores eléctricos son reversibles, ya que pueden transformar energía mecánica en energía eléctrica funcionando como generadores o dinamo. Los motores eléctricos de tracción usados en locomotoras o en automóviles híbridos realizan a menudo ambas tareas, si se diseñan adecuadamente
–turbinas hidráulicas Una Turbina hidráulica es una turbo máquina motora hidráulica, que aprovecha la energía de un fluido que pasa a través de ella para producir un movimiento de rotación que, transferido mediante un eje, mueve directamente una máquina o bien un generador que transforma la energía mecánica en eléctrica, así son el órgano fundamental de una central hidroeléctrica.
¿Qué tipo de transformación de energía logran los siguientes objetos? • -aerogenerador Una Turbina hidráulica es una turbo máquina motora hidráulica, que aprovecha la energía de un fluido que pasa a través de ella para producir un movimiento de rotación que, transferido mediante un eje, mueve directamente una máquina o bien un generador que transforma la energía mecánica en eléctrica, así son el órgano fundamental de una central hidroeléctrica
-micrófono El micrófono es un transductor acústico-mecánico-eléctrico, es decir, un dispositivo destinado a la conversión de ondas sonoras en energía mecánica y de mecánica en eléctrica. Es la puerta por donde pasa el sonido al interior de los aparatos para posibilitar su amplificación, su transmisión por medios telefónicos y radioeléctricos o para su tratamiento.
dinamo de una bicicleta Una dinamo o dínamo1 es un generador eléctrico destinado a la transformación de flujo magnético en electricidad mediante el fenómeno de la inducción electromagnética, generando una corriente continua.
Por qué decimos que la energía ni se consume ni se gasta En tu casa esa energía a través de las bombillas se convierte en energía luminosa y energía térmica, porque tu tocas la bombilla y está caliente con lo cual la energía no se ha destruido ni anda como La energía no se crea ni se destruye, gasta o cualquier otra acción que implique su desaparición porque la energía no desaparece, solo se trasforma. Lo que pasa es que en la vida cotidiana se suele emplear la expresión de gasto de energía para referirnos a la energía útil, es decir la que nos resulta de provecho a nosotros. Por esto decimos que se consume, porque ya no es útil para nosotros, pero sigue habiendo, sólo que de otra manera.
Explique cuál de las energías vistas la más utilizadas en la actualidad justifique • Las fuentes de energía pueden clasificarse en dos grupos: no renovables y renovables. Las primeras son aquellas energías cuyos sus recursos son limitados y no podemos reabastecerlos de forma inmediata. Por ejemplo, el petróleo se formó hace millones de años a través de algas marinas y animales. No se puede generar petróleo en un corto período de tiempo. Por otro lado, las fuentes de energía renovables tienen la capacidad de reabastecerse rápidamente y de forma natural (energía solar, eólica, etc.)
Investigue el ciclo de energía y anexa el grafico • UNA PROPUESTA PARA ENSEÑAR EL PRINCIPIO DE CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA Los resultados presentados en la sección anterior nos llevan a plantear si es posible realizar una enseñanza de la energía que mejore el aprendizaje de la misma. De acuerdo con lo anterior, formularemos una hipótesis en los siguientes términos: «Es posible realizar una enseñanza de la energía que parta de las ideas alternativas de los alumnos para presentar la energía como un concepto unifax chador de toda la física, desarrollar su conservación, transformación, transferencia y degradación, mostrar el estatus de principio con respecto a su conservación y señalar las limitaciones de su conservación en las formulaciones que aparecen en mecánica y termodinámica.»