CAPÍTULO / TEMA
ENERGÍA SOLAR
En sólo 15 minutos el Sol irradia al planeta Tierra la cantidad de energía que utilizaría toda la humanidad en un año entero.
Energías
Características y clasificación
de la energía
La energía es la capacidad que tiene la materia de realizar distintos tipos de trabajo, como el movimiento, el calor o la luz. Además podemos encontrar muchas formas de energía que son transferidas y transformadas de un tipo de energía a otro.
LEY DE CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA
No podemos crear ni destruir la energía según la Ley de Conservación de la Energía. Esta ley dice que la energía no puede ser creada ni destruida, sino que puede ser transformada, por lo que la cantidad total de energía es siempre la misma.
La transformación de un tipo de energía a otro ocurre cuando la utilizamos para realizar un trabajo; una parte de la energía utilizada es transformada en trabajo y la otra en un tipo de energía diferente.
En nuestra vida cotidiana estamos en contacto con muchísimas transformaciones de energía:
- La energía que contiene un bloque de madera es transformada en energía lumínica gracias al proceso de combustión.
- La energía lumínica del Sol es transformada en energía eléctrica mediante el uso de paneles solares.
- La energía eólica, cuando el movimiento del viento es transformado en energía eléctrica gracias a los molinos de viento.
- La energía química en un motor de combustión es transformada en energía mecánica.
CARACTERÍSTICAS DE LA ENERGÍA
1. Es la causa inicial de toda reacción física o química, es decir, es la encargada de generar todo el movimiento.
2. Se puede medir. Para cada tipo de energía, ya sea lumínica, calórica, química, etc., existe un tipo específico de medición.
3. Puede ser almacenada y trasladada, como es el caso del petróleo, el gas o la electricidad.
4. Puede ser degradada, esto provoca que no pueda ser utilizada nuevamente.
5. Puede sufrir dos tipos de cambios físicos:
- Cambios mecánicos, como deformación o dilatación del material.
- Cambios térmicos, como elevación o disminución de la temperatura.
La energía eólica puede ser transformada en energía eléctrica que abastece a los hogares. Esa energía eléctrica, a su vez, puede ser transformada en energía lumínica al encender una lamparita.
QUIERO SABER SOBRE...
La energía puede ser transformada, es decir, cambiar de una forma a otra. Cuando el agua cae desde una altura, su energía potencial es convertida en energía cinética durante la caída. Cuando una persona corre, la energía química es transformada en energía mecánica. En una montaña rusa hay una conversión continua de la energía potencial y la cinética.
La energía eléctrica puede ser medida con un tester o multímetro, ser trasladada mediante cables conductores y ser transformada. Un ejemplo de energía electica es la emisión de luz de una bombilla.
En los reactores nucleares ocurre un proceso que permite la liberación de grandes cantidades de energía a partir de reacciones químicas.
Los seres humanos obtenemos energía para realizar nuestras actividades diarias gracias a las reacciones químicas que ocurren en el interior de nuestras células.
¿Qué es la energía geotérmica?
La energía geotérmica es aquella en forma de calor que proviene del interior de la Tierra. Se encuentra concentrada en subsuelos de reservorios geotermales. Estos tipos de reservorios son capaces de producir energía limpia e inagotable.
QUIERO SABER SOBRE...
Cuando la temperatura de un gas aumenta, lo hace también la energía cinética de las moléculas, es decir, se mueven más rápido. Esto genera que ese material tenga mayor energía térmica.
La energía no se crea ni se destruye, se transforma.
TIPOS DE ENERGÍA
Podemos encontrar muchos tipos de energía. Esto se debe a que la energía puede manifestarse de distintas maneras: en forma de movimiento, de calor, de posición, de radiación, etc.
Energía química
La energía química es aquella que es liberada durante las reacciones químicas. Podemos encontrar este tipo de energía siempre en la materia, pero sólo se manifiesta cuando ocurre un cambio en ella. Entre los distintos tipos de energía química que existen encontramos la combustión, la electrólisis y la energía nuclear.
Energía térmica
Todos los materiales están compuestos por moléculas que están continuamente en movimiento. La energía térmica es producto del movimiento de esas moléculas, es decir, la energía cinética que poseen. Cuanto más se muevan y choquen entre sí, mayor será el calor que generen, aumentando su temperatura y, por ende, su energía térmica. Por lo tanto, un cuerpo con una temperatura alta tendrá mayor energía térmica que un cuerpo con temperatura baja. La energía térmica es transferida de un cuerpo a otro debido a la diferencia de temperatura.
La energía térmica es producida por el calor que genera el movimiento de las moléculas de un material.
Energía mecánica
La energía mecánica es la suma de distintas formas de energía: la energía cinética, la potencial y la elástica.
La energía cinética es aquella que posee un cuerpo debido al movimiento que realiza, mientras que la energía potencial es la que posee un cuerpo gracias a su posición. En los cuerpos elásticos, la energía elástica resulta del estado de deformación que posean los materiales. Si imaginamos una montaña rusa, justo en el punto más elevado la energía que tendrá el vagón será toda energía potencial; al descender, esa energía potencial es transformada en energía cinética.
En una montaña rusa podemos observar dos formas de energía: la cinética y la potencial. La suma de ambas constituye la energía mecánica.
Energía eléctrica
La energía eléctrica es aquella que utilizamos cuando encendemos la luz, calentamos la comida con el microondas, o cargamos el teléfono celular. Este tipo de energía es causada por el movimiento de los electrones a través de materiales conductores de la electricidad. Puede generarse a partir de otras energías y a su vez puede ser transformada y producir varios efectos: luminosos, térmicos y magnéticos. Una forma de obtener energía eléctrica a partir del Sol es mediante la utilización de paneles solares.
El paso de corriente eléctrica por una bombilla produce la emisión de luz.
Gracias a los paneles solares se puede captar la energía radiante del Sol para transformarla en la energía eléctrica que necesitamos en nuestros hogares.
Energía radiante
Las ondas, como las electromagnéticas, las de rayos X, los rayos solares, los rayos ultravioletas (UV), las ondas de radio, de luz infrarroja o luz visible, producen este tipo de energía. La energía radiante está en constante movimiento y a velocidades altísimas, lo que forma ondas que poseen distintas longitudes y frecuencias. La mayoría de estas ondas pueden propagarse por el vacío, por eso los rayos del Sol o las ondas de los satélites pueden llegar hasta la superficie de la Tierra.
Los rayos X son un tipo de radiación capaz de atravesar los cuerpos.
Energía magnética
La energía magnética es la capacidad de atraer o repeler que poseen algunos materiales sobre otros. Este tipo de materiales origina campos magnéticos permanentes que producen energía magnética. Hay varios materiales con propiedades magnéticas, entre ellos podemos encontrar el níquel, el cobalto, el hierro y sus aleaciones. Sin embargo, la presencia de campos magnéticos influye, en mayor o menor medida, en todos los materiales.
Los imanes son materiales con energía magnética capaces de atraer otros materiales hacia ellos.
UNIDADES DE MEDIDA DE LA ENERGÍA
Una de las propiedades de la energía es que puede ser medida. Para ello, según el Sistema Internacional, la unidad más utilizada es el “Joule” o “Julio”, y es simbolizada con la letra jota mayúscula (J). Esta unidad es nombrada así en honor al físico James Prescott Joule, quien fue uno de los físicos más importantes de su época, entre otras cosas, estudió el magnetismo y su relación con el trabajo mecánico, conduciéndolo a la teoría de la energía.
El Joule equivale a: 
Donde `N´ equivale a Newton; `m´ a metros; `Kg´ a kilogramos; y `s´ a segundos.
EXPERIMENTO: Globo que atrae el agua
Objetivo
Observar un tipo de energía que se da de manera natural, la energía eléctrica.
Materiales
• 1 globo
• 1 suéter
Pasos a seguir
- Inflar el globo.
- Frotarlo enérgicamente contra el suéter.
- Abre el grifo, deja correr poca agua y acerca el globo.
¿Qué pasó?
Al acercar el globo al agua veremos que ésta es atraída por el globo, incluso algunas gotitas saltan hacia el globo. Esto ocurre porque lo hemos frotado con el suéter, de manera que se electrizó. Es así que los electrones atraen a los objetos cercanos con carga positiva.
¿La Tierra tiene su fuente de energía?
La Tierra dispone de una inmensa fuente de energía renovable: el Sol. Aunque sólo una pequeña parte de esa radiación llega a nuestro planeta.
Nombre
James Prescott Joule
Fecha de nacimiento
24 de diciembre de 1818
Lugar
Salford, Lancashire, Reino Unido
Descripción
Fue uno de los físicos más importantes de su época. Joule realizó investigaciones en termodinámica, energía y electricidad. Sus trabajos le permitieron descubrir la relación entre el magnetismo y el trabajo mecánico, originando la Teoría de la Energía. La unidad internacional de energía, el Joule (J), fue nombrada en su honor.
QUIERO SABER SOBRE...
En el siguiente video descubriremos qué son las energías renovables, de dónde provienen y cuáles son las más conocidas.
La energía y las reacciones químicas
Este video trata sobre el concepto de energía y sus distintas formas, además analiza los cambios de energía asociados a las reacciones químicas.
Principio de la conservación de la energía mecánica
En este video se muestra, a partir de un ejercicio, el principio de la conservación de la energía mecánica.
Producción de energía eléctrica con una pila de botón
La pila de botón es pequeña. Hoy en día, su uso es frecuente para suministrar energía a relojes, audífonos y otros dispositivos compactos. Está formada por zinc (ánodo) y plata (cátodo).
Conducción
La transferencia de calor en sólidos es llevada a cabo mediante un proceso llamado conducción.
Transformación de energía
La energía es transformada de una forma a otra. En el video veremos distintas formas de transformar la energía.
Uranio-235 como fuente de energía nuclear
Este recurso audiovisual explica cómo la reacción de fisión nuclear puede darse dentro del núcleo del reactor.
Combustión de gasolina en motores de automóviles
La gasolina es utilizada como combustible en los motores de los automóviles. Cuando la gasolina es quemada con oxígeno, forma dióxido de carbono y agua con la liberación de energía térmica.
Temperatura y presión
Cuando la temperatura de un gas aumenta, las moléculas pueden moverse rápidamente y en consecuencia ejercen mayor presión en las paredes del contenedor. Así, la presión ejercida por un gas que se encuentra en un contenedor cerrado aumenta con la temperatura.
La Luna, una nueva fuente de energía
De aquí a dos décadas, la demanda de energía global habrá crecido más de un 30%, según la Agencia Internacional de la Energía. Para entonces, la corporación japonesa Shimizu pretende iniciar la construcción de su iniciativa más ambiciosa, –descabellada para algunos– el proyecto Luna Ring.
Este consiste en un cinturón de placas solares instaladas alrededor del ecuador de la Luna, donde recogerán la constante radiación solar y la transformarán en electricidad que se acumulará en la cara visible del satélite. Allí se convertirá en microondas, y unos rayos láser la transmitirán a la Tierra.
En la superficie terrestre, una red de rectenas hará de las microondas electricidad, que pasará a la red; una parte se usará para generar mediante electrólisis hidrógeno, un candidato a sustituir los combustibles fósiles. Los haces de láser se recibirían en instalaciones ubicadas cerca de las costas de las regiones ecuatoriales, donde existe poca nubosidad, y allí se transformarían en energía eléctrica.
Aunque los escépticos dudan de las posibilidades de construir el anillo lunar, Shimizu sostiene que podría hacerse empleando materiales existentes en la Luna, recogidos por robots y vehículos controlados desde la Tierra y supervisados por un equipo de astronautas en el satélite.
Este, por otra parte, contiene abundante helio-3, un isótopo muy estable, no radiactivo, que podría solucionar algunos de los problemas que minan el progreso de la fusión nuclear, esa fuente de energía limpia e inagotable que siempre parece estar a cincuenta años vista.
El helio-3 sería el combustible ideal para la fusión, cuando esta se controle y comience la construcción de reactores comerciales, prevista para el periodo entre 2030 y 2050 por los gestores de Reactor Termonuclear Experimental Internacional o ITER, el proyecto más ambicioso y complejo de desarrollo de esta tecnología.
“Existe diez veces más energía en la Luna de la que ha habido nunca en forma de combustibles fósiles en la Tierra”, afirma Gerald Kulcinski, profesor de Energía Nuclear y director del Instituto de Tecnologías de Fusión de la Universidad de Wisconsin.
Fuente: Muy Interesante. http://www.muyinteresante.es
La luna, una nueva fuente de energía
La siguiente nota trata sobre un nuevo proyecto de una corporación japonesa. Esta corporación esta diseñando un sistema para implementar en la Luna que se recogerá la constante radiación solar, la transformarán en electricidad y mediante rayos laser la transmitirán a la Tierra.
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