FORMAS DE ENERGÍA
Cada una de las manifestaciones en que se presenta la energía se denomina forma de energía.
La energía se manifiesta de múltiples formas en la naturaleza, pudiendo convertirse unas en otras con mayor o menor dificultad.
Entre las distintas formas de energía destacan:
- Energía mecánica. Este tipo de energía puede manifestarse de tres formas:
- Energía cinética.
- Energía potencial.
- Energía potencial elástica.
- Energía eléctrica.
- Energía química.
- Energía térmica.
- Energía nuclear.
ENERGÍA MECÁNICA:
La energía mecánica representa la capacidad que poseen los cuerpos con masa de efectuar un trabajo.
Sin embargo la masa por si misma no es una forma de
energía mecánica. Para que un sistema tenga energía mecánica deberá o
bien moverse con una cierta velocidad o estar alejado de su posición de
reposo.
La energía mecánica de un sistema será la suma de la energía cinética, potencial y potencial elástica.
En un sistema aislado, la suma de las energías potenciales y cinética, es la energía mecánica y se mantiene constante.
- Energía cinética
- Energía potencial
Es la capacidad que tiene los cuerpos de producir trabajo en función
de la posición que ocupan. En el caso de un cuerpo que se encuentra a
una altura h respecto de un sistema de referencia:
- Energía potencial elástica
Es la que se encuentra almacenada en los resortes o elementos
elásticos cuando se encuentran comprimidos. El valor de esta energía es
proporcional al valor de la constante de rigidez (k) del elemento
elástico y la longitud de la deformación (x)
Calcula a que velocidad llegará al suelo una maceta que se ha caído del alfeizar de una ventana que se encuentra a 5 metros de altura.
ENERGÍA ELÉCTRICA:
La energía eléctrica es la asociada a la corriente eléctrica. Su valor depende de la diferencia de potencial del componente, de la intensidad de corriente que lo atraviesa y del tiempo transcurrido.
La energía eléctrica es la asociada a la corriente eléctrica. Su valor depende de la diferencia de potencial del componente, de la intensidad de corriente que lo atraviesa y del tiempo transcurrido.
También es muy frecuente utilizar la definición de energía eléctrica en función de la potencia:
Ejercicio:
Ejercicio:
Calcula la energía eléctrica consumida por un receptor conectado
durante media hora a una batería de 12 V, por el que circulan 250 mA.
ENERGÍA TÉRMICA
La energía Térmica es la energía asociada a la transferencia de calor de un cuerpo a otro. Para que se transfiera calor es necesario que exista una diferencia de temperatura entre los dos cuerpos.
El calor es energía en tránsito
.
La cantidad de energía que ha pasado del cuerpo "caliente" al "frío" en forma de calor depende de tres factores:
Ejercicio:
Calcula la cantidad de energía térmica acumulada en el agua del radiador de un automóvil en el que la temperatura ha pasado de 7ºC a 93 ºC antes de entrar en funcionamiento el ventilador, si en el radiador caben 2,3 litros. ce= 1 kcal/kg.K
ENERGÍA QUÍMICA
La Energía química es la energía que se libera o que hay que comunicar al sistema cuando se produce en él una reacción química.
En los procesos tecnológicos las reacciones químicas más habituales son las reacciones de combustión. En estas reacciones una sustancia llamada combustible reacciona con oxígeno para formar un producto y liberar energía en forma de calor.
Ejercicio:
Calcula la energía generada al producirse la combustión completa de 25 litros de gasóleo Pc = 10350 kcal/kg, si su densidad ρ = 0,87 kg/dm3
ENERGÍA NUCLEAR
En estos procesos una pequeña parte de la materia de los núcleos implicados desaparece, transformándose en energía.
La energía liberada viene dada por:
Ejercicio:
Calcula la energía generada, en kcal, cuando en una reacción nuclear han desaparecido 2 μg de materia.
En cualquier transformación energética, siempre existen pérdidas de parte de la energía debidas a diversos factores, como el rozamiento, perdidas de calor, etc...
Se define el rendimiento (η) como el cociente entre la energía útil (Eu) y la energía total (Et) suministrada por el sistema.
El rendimiento es un valor adimensional, es decir
que no tiene unidades, se expresa en tanto por uno, o bien si se
multiplica este resultado por cien se expresa en tanto por ciento (%). Su valor siempre ha de ser inferior a la unidad (o igual a uno en el caso ideal)
- La masa del elemento (m)
- De un coeficiente llamado calor específico (ce). Este valor es característico de cada sustancia e indica la cantidad de calor que hay que suministrar a un kg de material para aumentar su temperatura un grado kelvin.
- Del incremento de temperatura del elemento: (ΔT = Tf-Ti), donde Tf es la temperatura final que ha alcanzado el sistema y Ti es la temperatura inicial del elemento.
El calor comunicado o desprendido viene dado por:
Donde ce es el calor específico de la sustancia. (Tabla de calores específicos)
Donde ce es el calor específico de la sustancia. (Tabla de calores específicos)
Ejercicio:
Calcula la cantidad de energía térmica acumulada en el agua del radiador de un automóvil en el que la temperatura ha pasado de 7ºC a 93 ºC antes de entrar en funcionamiento el ventilador, si en el radiador caben 2,3 litros. ce= 1 kcal/kg.K
ENERGÍA QUÍMICA
La Energía química es la energía que se libera o que hay que comunicar al sistema cuando se produce en él una reacción química.
En los procesos tecnológicos las reacciones químicas más habituales son las reacciones de combustión. En estas reacciones una sustancia llamada combustible reacciona con oxígeno para formar un producto y liberar energía en forma de calor.
La cantidad de energía que se puede obtener de un combustible depende de dos factores:
- Poder calorífico (Pc): Representa la energía que se puede obtener de un kg de combustible.(Tabla de poder calorífico)
- Cantidad de combustible en masa o volumen según se trate de un combustible sólido o de un fluido.
Es decir:
Ejercicio:
Calcula la energía generada al producirse la combustión completa de 25 litros de gasóleo Pc = 10350 kcal/kg, si su densidad ρ = 0,87 kg/dm3
ENERGÍA NUCLEAR
La energía nuclear se manifiesta en las llamadas reacciones nucleares. Existen dos tipos de reacciones nucleares.
- Reacción de fisión: Cuando se rompen núcleos pesados de material fisionable (uranio, plutonio), para constituir otros más ligeros.
- Reacción de fusión: Cuando los núcleos de varios átomos ligeros (helio y tritio) se unen para formar un núcleo más pesado (helio).
La energía liberada viene dada por:
Donde m es la masa desaparecida expresada en kg y c la velocidad de la luz (300.000 km/s).
Ejercicio:
Calcula la energía generada, en kcal, cuando en una reacción nuclear han desaparecido 2 μg de materia.
PRINCIPIO DE CONSERVACIÓN DE LA ENERGIA
En toda transformación energética la energía total de un sistema aislado pemanece constante. La energía no puede crearse ni destruirse, sólo se puede transformar de una forma a otra.
Aunque la energía no se destruye, no toda ella es aprovechable, pues una parte se desperdicia en cualquier proceso tecnológico. Surge así el concepto de rendimiento.
RENDIMIENTO
En toda transformación energética la energía total de un sistema aislado pemanece constante. La energía no puede crearse ni destruirse, sólo se puede transformar de una forma a otra.
Aunque la energía no se destruye, no toda ella es aprovechable, pues una parte se desperdicia en cualquier proceso tecnológico. Surge así el concepto de rendimiento.
RENDIMIENTO
En cualquier transformación energética, siempre existen pérdidas de parte de la energía debidas a diversos factores, como el rozamiento, perdidas de calor, etc...
Se define el rendimiento (η) como el cociente entre la energía útil (Eu) y la energía total (Et) suministrada por el sistema.
- El rendimiento también se utiliza referido a potencias, y así la fórmula sería:
