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La energĂ­a, el motor de la vida: La energĂ­a, el motor de la vida Nivel II

Unidad 1


La energía el motor de la vida • La energía es una propiedad que tienen todos los cuerpos del Universo, que está presente en todos los fenómenos que ocurren y que se caracteriza porque: • Puede producir cambios en los cuerpos. • Puede ser almacenada. • Puede ser transferida de un cuerpo a otro. • Puede ser transformada de una forma a otra. • El ser humano explota recursos que le ofrece la Naturaleza para obtener energía. • La energía se presenta de muchas formas distintas: • Energía calorífica o térmica • Energía hidráulica • Energía potencial elástica • Energía cinética • Energía luminosa • Energía potencial gravitatoria • Energía eléctrica • Energía electromagnética • Energía química • Energía eólica • Energía mareomotriz • Energía sonora • Energía geotérmica • Energía nuclear • Energía solar Pero, en realidad, tan solo hay dos formas de energía: • La energía asociada al movimiento: energía cinética • La energía asociada a la posición: energía potencial Todas las energías están asociadas al movimiento de un cuerpo o a la posición de un cuerpo con respecto a otros. Según de qué cuerpos se trate nos resulta útil llamarlas con uno u otro nombre, pero en el fondo son energías asociadas al movimiento de algo o a la posición de algo. • " La energía no se crea ni se destruye, tan solo se transforma". Es lo que dice el principio de conservación de la energía. La energía total del Universo es siempre la misma, solo que cambia continuamente de cuerpos y de formas. • En cada transformación de una forma de energía a otra, parte de la misma se transforma en calor, la forma menos útil de la energía. A este fenómeno se la llama degradación de la energía. • La energía puede medirse en varias unidades: • julios (J), que es la unidad del Sistema Internacional, el que usan los científicos. • calorías (cal) que es como se suele medir la energía química de los alimentos y la energía calorífica. • kilovatios-hora (kWh) que es como se suele medir la energía eléctrica.


El recibo de la luz En una factura de la luz se incluyen datos de varios tipos y en varios apartados: • Datos de identificación: • De la propia factura: entre los que destacan • El periodo facturado • El número de factura (imprescindible por si tenemos que reclamar) • El importe total, lo que tenemos que pagar. • Del cliente: además del nombre, NIF y dirección postal del titular del contrato, hay dos datos muy importantes: • El tipo de tarifa contratada. • La potencia máxima contratada. (Si consumimos en un momento dado más potencia que la que tenemos contratada, el ICP interrumpe el suministro) • Del consumo de energía en el periodo facturado (en kWh). Se calcula a partir de las lecturas del contador que tenemos a la entrada de la instalación eléctrica, restando de la lectura actual la lectura anterior. • Datos de facturación: • Muestran los cálculos necesarios para obtener el importe de la factura. Aquí se detallan todos los conceptos por los que pagamos algo en el recibo: • Términos de potencia y de consumo. • Alquiler de equipos. • Impuestos: el IVA y el impuesto sobre la electricidad. • Los datos de la cuenta corriente donde se cargará la factura. • Datos de atención al cliente, donde se informa al mismo sobre: • Sus consumos anteriores. • Cómo puede ponerse en contacto con la compañía. • Productos, servicios o novedades que le ofrece la compañía. • La potencia es una magnitud física que mide la velocidad a la que se consume la energía. Se usan diversas unidades para medirla: vatio (W), kilovatio (kW), caballo de vapor (CV). • El kWh (kilovatio-hora) no es una unidad de potencia, sino de energía. • La energía eléctrica suele medirse en kWh. • Si un aparato eléctrico tiene una potencia de “P” kW y está funcionando durante “t” horas, la energía que ha consumido, “E”, se calcula multiplicando la potencial por el tiempo: E (kWh) = P (kW) × t (horas) • Cuando tienen que analizar muchos datos, los científicos los ordenan en una tabla y después hacen una representación gráfica de los mismos. • Las representaciones gráficas se hacen sobre un plano cartesiano, formado por dos líneas perpendiculares, los ejes de coordenadas: el de abcisas y el de ordenadas, que se cruzan en un punto, el origen de coordenadas. • Con los datos de la tabla se van señalando puntos en el plano cartesiano y después se unen esos puntos con una línea. • Si la línea que se obtiene es una recta, se dice que entre los datos hay una relación lineal. • La relación entre el consumo eléctrico y el importe de la factura de la luz es lineal, pero tiene la particularidad de que la línea recta que la representa no pasa por el origen de coordenadas, pues aunque no se consuma nada, siempre hay que pagar algo en la factura: el término de potencia, el alquiler de equipos y los impuestos.


Generación y transporte de la energía eléctrica • La energía eléctrica es una de las más utilizadas por el ser humano. Es fácil de… • Obtener a partir de otras formas de energía. • Transportar a grandes distancias. • Volver a transformar en otras formas de energía. • En la mayoría de las centrales eléctricas la energía eléctrica es producida en forma de corriente eléctrica mediante un generador movido por una turbina que, a su vez, es movida por un fluido (líquido o gas) en movimiento. También hay centrales (las solares fotovoltaicas) que no emplean esa técnica, sino que convierten directamente la luz del sol en corriente eléctrica mediante paneles fotovoltaicos. • Los tipos de centrales más habituales son… Hidroeléctricas Clásicas o termoeléctricas De biomasa De incineración de residuos sólidos urbanos Térmicas Nucleares o termonucleares Termosolares Geotérmicas Eólicas Mareomotrices Fotovoltaicas • Tras generarla, la corriente eléctrica debe prepararse para su transporte. Esto lo hace un transformador a la salida de la central, que la convierte en corriente de alta tensión. Antes de que llegue a los centros de consumo, la corriente vuelve a ser transformada reduciendo su voltaje hasta los valores con los que llega a nuestras casas e industrias. Esto lo hacen otros transformadores, situados en las subestaciones de transformación. • Todas las centrales usan recursos naturales para obtener de ellos la energía que transformarán en energía eléctrica: son las fuentes de energía. • Algunas fuentes de energía son no renovables, se agotan con el tiempo, como los combustibles fósiles. • Pero otras, como el sol, el viento, las olas y las mareas, no se agotan; son fuentes de energía renovables.


Rendimiento energético • El rendimiento, de cualquier proceso y en cualquier aspecto de la vida, es la relación entre lo que se obtiene y lo que se invierte. • En el caso de las máquinas que convierten un tipo de energía en otro, el rendimiento energético será la relación entre la energía útil que se obtiene y la energía que se usa para obtenerla. • En una transformación de energía nunca se obtiene un rendimiento del 100%. • Inevitablemente, parte de la energía de partida no se transforma en energía útil sino en la forma menos útil de la energía, en calor. • Continuamente se investiga para fabricar electrodomésticos más eficientes energéticamente, que ofrezcan las mismas prestaciones pero con un menor consumo de energía. • La normativa de la Unión Europea obliga a que muchos electrodomésticos lleven una etiqueta energética que informa al consumidor (entre otras muchas cosas) de la eficiencia energética del mismo. • La Unión Europea ha regulado también un sistema de etiquetado que garantiza al consumidor que los productos con este etiquetado son respetuosos con el medio ambiente no solo en cuanto a eficiencia energética, sino durante toda la vida útil del producto, desde su fabricación hasta su eliminación. Es la eco-etiqueta europea. • Para que un producto consiga la eco-etiqueta, debe someterse a un riguroso proceso de análisis y control. • No todos los productos que podemos encontrar en el mercado poseen esta etiqueta.

La energía mecánica La energía cinética de un cuerpo depende de la masa del mismo y de la velocidad con la que se mueva. • La fórmula que relaciona las tres magnitudes es: • De la fórmula se deduce que la energía cinética de un cuerpo es directamente proporcional a la masa del mismo, pero no a su velocidad, sino al cuadrado de ésta. • Como entre EC y m hay una relación lineal, la gráfica que representa esta relación es una recta que pasa por el origen de coordenadas. • En cambio, la relación entre EC y v es una relación cuadrática o parabólica. La gráfica que representa esta relación es una rama de parábola cuyo vértice es el origen de coordenadas. • A la hora de resolver problemas usando estas fórmulas debemos seguir un método ordenado: • Expresar todas las magnitudes en la unidades del Sistema Internacional (J, m, kg, m/s). • Sustituir en la fórmula los valores de las magnitudes conocidas. • Hacer los cálculos que se puedan, teniendo en cuenta la prioridad en las operaciones (primero las potencias, luego las multiplicaciones y divisiones y, por último las sumas y restas). • Despejar la magnitud desconocida y terminar los cálculos. • Expresar de forma clara y separada la solución al problema.


La Energía Térmica La energía térmica está asociada con la agitación térmica, es decir, con el movimiento de las partículas fundamentales que forman un cuerpo (átomos y/o moléculas). • Como todas las energías, se mide en julios, aunque es frecuente también usar la caloría. • La temperatura es una manifestación externa de la agitación térmica. • Se mide con instrumentos llamados termómetros. • La unidad empleada para ella en el S.I. es el kelvin (K), aunque coloquialmente se usan los grados Celsius (ºC) y, en algunos países, los grados Farenheit (ºF). • Cuando dos cuerpos a diferentes temperaturas se ponen en contacto, el más caliente cede energía al más frío hasta que ambos igualan sus temperaturas. Entonces se dice que están en equilibrio térmico. • Esa energía que los cuerpos calientes ceden a los fríos es el calor. • El calor es una energía, pero que no está en los cuerpos, sino "pasando de los calientes a los fríos". • La variación de temperatura que sufre un cuerpo cuando gana o pierde energía en forma de calor depende de varios factores: • La diferencia entre las temperaturas inicial y final. • La masa del cuerpo. • El calor específico del cuerpo, que es característico de cada sustancia. • Cuanto mayor sea el calor específico de un cuerpo, menos cambia su temperatura al absorber o ceder calor. • La fórmula que relaciona las magnitudes anteriores es:

• La relación entre la temperatura final que alcanza un cuerpo que absorbe o cede calor y el calor absorbido o cedido es una relación afín. • Su representación gráfica es una recta que no pasa por el origen de coordenadas.


La Energa