Los movimientos y las transformaciones que presenciamos en nuestro día a día se originan gracias a la energía. Ésta no es más que la capacidad de producir cambios o la capacidad de un sistema físico para hacer el trabajo o mover algo contra una fuerza, como la gravedad. Hay muchos tipos de energía diferentes en el universo. Toma muchas formas.
El Sol provee energía a través de radiaciones electromagnéticas que son aprovechadas por el hombre.
Transformación y conservación de la energía
Con la transformación de la materia también hay transformaciones de una energía a otra. Además, la energía puede conservarse, es decir, mantenerse constante, traspasarse en forma de calor o trabajo, y también degradarse, es decir, puede perder su calidad en el proceso de transformación.
La ley de la conservación de la energía dice que la energía no se crea ni se destruye, sólo se transforma.
Formas de energía
La energía se entiende como la capacidad que posee un cuerpo de realizar distintos tipos de trabajo, como el movimiento, el calor o la luz. Esta energía puede manifestarse de muchas maneras, como energía mecánica, energía química, energía térmica, energía radiante, energía eléctrica, energía magnética y energía nuclear.
En el proceso de fotosíntesis, la energía de la luz solar es convertida en energía química, la cual se almacena en los enlaces de carbohidratos.
Energía mecánica
El movimiento y los cambios de posición en los objetos se deben a la energía mecánica. Ésta resulta de la suma de dos formas de energía: la energía cinética, que es la energía que tienen los cuerpos en movimiento; y la energía potencial, que está relacionada con la posición del cuerpo. La energía potencial puede ser gravitatoria o elástica.
Cuando el vagón de una montaña rusa llega a la parte más elevada aumenta su energía potencial, mientras que al bajar y aumentar su velocidad incrementa su energía cinética.
Fuentes de energía
Las fuentes de energía son aquellos recursos naturales o cuerpos que almacenan energía que puede transformarse en energía utilizable. Pueden ser renovables o no renovables. Las fuentes de energía renovables son las más abundantes en la naturaleza y son inagotables, por ejemplo: la energía hidráulica, la energía solar y la energía geotérmica. En cambio, las fuentes no renovables son las más utilizadas a pesar de ser limitadas, por ejemplo los combustibles fósiles.
La energía nuclear es una fuente de energía no renovable. Un ejemplo de ella es la bomba atómica.
Fenómenos ondulatorios
Una onda es una perturbación que se propaga en el espacio. Las ondas pueden comportarse de distintas maneras según el medio en el que se encuentren y se caracterizan por transportar energía, más no materia. Las ondas pueden ser transversales o longitudinales según la dirección en la que se propagan; también se pueden clasificar como mecánicas o electromagnéticas según el medio de propagación.
La luz y el sonido son ejemplos de ondas.
El calor y la temperatura
Aunque en nuestro vocabulario estos términos se usen sin distinción, el calor y la temperatura no son lo mismo. El calor es una forma de energía que se transfiere de un material más caliente a otro menos caliente, mientras que la temperatura es la medida de la cantidad de movimiento de las moléculas de un sistema; es decir, es una medida de la energía térmica.
La temperatura es una magnitud que puede medirse con un termómetro.
TODO LO QUE NOS RODEA ESTÁ FABRICADO CON MATERIALES Y SEGÚN SU ORIGEN PUEDEN SER NATURALES O ARTIFICIALES. LOS MATERIALES NATURALES VIENEN DE LA NATURALEZA Y PUEDEN SER DE ORIGEN VEGETAL, ANIMAL O MINERAL. LOS MATERIALES ARTIFICIALES O SINTÉTICOS SON AQUELLOS QUE VINIERON DE LA NATURALEZA PERO FUERON MODIFICADOS POR LAS PERSONAS. PARA PODER DECIDIR EL USO QUE VA A TENER CADA OBJETO QUE SE VA A FABRICAR ES IMPORTANTE CONOCER SUS PROPIEDADES. LAS PROPIEDADES GENERALES DE LOS MATERIALES SON: DUREZA, FRAGILIDAD Y FLEXIBILIDAD.
UN MATERIAL ES ELÁSTICO SI AL ESTIRARLO O DEFORMARLO RECUPERA SU FORMA INICIAL, POR EJEMPLO EL RESORTE.
acción mecánica
TODOS LOS DÍAS REALIZAMOS DIVERSAS ACCIONES, DESDE QUE NOS LEVANTAMOS HASTA QUE NOS ACOSTAMOS. AL ABRIR UNA PUERTA, PATEAR UNA PELOTA O RODEAR UNA MESA, HACEMOS UN MOVIMIENTO; ESTE MOVIMIENTO EJERCE UN EFECTO SOBRE LOS OBJETOS Y ES LO QUE SE CONOCE COMO ACCIÓN MECÁNICA. LA ACCIÓN MECÁNICA PUEDE: PONER EN MOVIMIENTO UN OBJETO QUE ESTABA QUIETO, CAMBIARLO DE LUGAR O POSICIÓN, DETENERLO CUANDO SE ENCUENTRA EN MOVIMIENTO O DEFORMARLO. LA CAPACIDAD PARA REALIZAR TODOS ESOS CAMBIOS ES LO QUE SE CONOCE COMO ENERGÍA. EXISTEN VARIOS TIPOS DE ENERGÍA: MECÁNICA, LUMÍNICA, TÉRMICA, QUÍMICA Y ELÉCTRICA.
PARA REALIZAR CUALQUIER MOVIMIENTO, COMO POR EJEMPLO EL PEDALEO DE LA BICICLETA, SE NECESITA ENERGÍA.
MOVIMIENTO
CUANDO MIRAMOS A NUESTRO ALREDEDOR VEMOS QUE MUCHAS COSAS SE MUEVEN, COMO LOS AUTOS EN LAS CALLES O LOS NIÑOS QUE CORREN EN EL PARQUE. EL PUNTO DESDE DONDE VEMOS ESOS MOVIMIENTOS SE LLAMA “SISTEMA DE REFERENCIA”. NINGÚN MOVIMIENTO ES IGUAL A OTRO, Y PARA PODER ESTUDIARLO DEBEMOS CONOCER SI SU TRAYECTORIA ES CERRADA, ABIERTA O ALEATORIA. CUANDO EL RECORRIDO DE UN MÓVIL ES EN LÍNEA RECTA SE CONOCE COMO MOVIMIENTO RECTILÍNEO Y SI EL RECORRIDO LO HACE EN UNA LÍNEA CURVA SE LLAMA MOVIMIENTO CURVILÍNEO.
CUANDO UNA FRUTA CAE DE UN ÁRBOL LO HACE EN LÍNEA RECTA, POR LO TANTO REALIZA UN MOVIMIENTO RECTILÍNEO.
LUZ Y SONIDO
LA LUZ Y EL SONIDO SE TRANSMITEN A TRAVÉS DE ONDAS. GRACIAS A LA LUZ PODEMOS VER LO QUE NOS RODEA, COMO LOS COLORES, LAS FORMAS Y EL TAMAÑO DE LAS COSAS. A DIFERENCIA DE OTRAS FORMAS DE ENERGÍA, LA LUZ VIAJA EN LÍNEA RECTA, SE REFLEJA EN LOS OBJETOS PARA QUE PODAMOS VERLOS Y CAMBIA DE DIRECCIÓN CUANDO PASA DE UN MEDIO A OTRO. EL COLOR NO ES UNA CARACTERÍSTICA PROPIA DE LOS OBJETOS, SINO DE LA LUZ QUE REFLEJAN. EL SONIDO ES TODO LO QUE ESCUCHAMOS A NUESTRO ALREDEDOR Y SE PRODUCE POR LA VIBRACIÓN DE LAS ONDAS SONORAS QUE GENERAN LOS OBJETOS. CUANDO LA ONDA SONORA SE ENCUENTRA CON ALGÚN OBSTÁCULO EN SU DESPLAZAMIENTO, OCURRE LO QUE LLAMAMOS FENÓMENO SONORO.
EL RUIDO ES EL SONIDO NO DESEADO, COMO EL TRÁNSITO, LAS MÁQUINAS DE CONSTRUCCIÓN O LA MÚSICA FUERTE.
TEMPERATURA VS. CALOR
AUNQUE A VECES NOS PAREZCA QUE SON SINÓNIMOS, LA REALIDAD ES QUE LA TEMPERATURA Y EL CALOR SON DOS COSAS DIFERENTES. EL CALOR ES LA ENERGÍA QUE SE TRANSMITE DE UN CUERPO A OTRO Y LA TEMPERATURA PROVOCA LA SENSACIÓN DE QUE ESTÁN FRÍOS O CALIENTES. COMO EL CALOR ES UNA FORMA DE ENERGÍA, PUEDE VIAJAR A TRAVÉS DE LOS DIFERENTES MATERIALES Y EN ALGUNAS OCASIONES LOS MODIFICA. ALGUNOS MATERIALES SON CAPACES DE CONDUCIR MEJOR EL CALOR QUE OTROS. LOS QUE PERMITEN EL PASO DEL CALOR SE LLAMAN CONDUCTORES Y LOS QUE EVITAN EL PASO DEL CALOR SE LLAMAN AISLANTES.
PARA MEDIR LA TEMPERATURA DE LOS CUERPOS SE UTILIZA EL TERMÓMETRO.
A MENUDO DECIMOS FRASES COMO: ¡HACE MUCHO CALOR! O ¡QUE FRÍO HACE! PARA REFERIRNOS AL AUMENTO O LA DISMINUCIÓN DE LA TEMPERATURA PERO ¿QUÉ ES EL CALOR? ¿Y LA TEMPERATURA? ¿SIGNIFICAN LO MISMO? VEAMOS A CONTINUACIÓN SU RELACIÓN Y SUS DIFERENCIAS.
¿CÓMO LOS DIFERENCIAMOS?
AUNQUE A VECES NOS PAREZCA QUE SON SINÓNIMOS, LA REALIDAD ES QUE SON DOS COSAS DIFERENTES.
¿Sabías qué?
EN CIENCIAS NATURALES, PARA EXPLICAR LOS TEMAS RELACIONADOS CON MATERIA Y ENERGÍA TAMBIÉN USAMOS LA PALABRA “CUERPO” PARA REFERIRNOS A LOS OBJETOS, NO SÓLO AL CUERPO HUMANO.
EL CALOR ESLAENERGÍA QUE SE TRANSMITE DE UN CUERPO A OTRO Y LA TEMPERATURA PROVOCA LA SENSACIÓN DE QUE ESTÁN FRÍOS O CALIENTES.
EJEMPLO: CUANDO COLOCAMOS UNA OLLA CON AGUA A HERVIR, LO QUE SE TRANSMITE DEL FUEGO AL AGUA ES EL CALOR Y HACE QUE SE ELEVE LA TEMPERATURA DEL AGUA. ESTO SE COMPRUEBA AL COLOCAR UN INSTRUMENTO LLAMADO TERMÓMETRO.
EL TERMÓMETRO ES EL INSTRUMENTO QUE USAMOS PARA MEDIR LA TEMPERATURA. EN ESTE CASO EL ROJO INDICA CALOR Y EL CELESTE FRÍO.
¿Sabías qué?
TODOS LOS OBJETOS A NUESTRO ALREDEDOR ESTÁN HECHOS DE PARTÍCULAS QUE SE MUEVEN Y CHOCAN ENTRE SÍ, CUANTO MÁS SE MUEVEN MÁS CHOCAN.
ENTONCES…
EL CALOR ES ENERGÍA
ESA ENERGÍA VA DE UN CUERPO A OTRO
LA TEMPERATURA MIDE ESA ENERGÍA
¡HAGAMOS UN EXPERIMENTO!
VAMOS A QUITARNOS LOS ZAPATOS Y APOYAMOS NUESTROS PIES EN EL SUELO ¿SENTIMOS FRÍO CIERTO? ESTO SUCEDE PORQUE EL SUELO Y NUESTROS PIES ESTÁN A DIFERENTES TEMPERATURAS. DESPUÉS DE UN RATO COMENZAMOS A SENTIR QUE LA TEMPERATURA ENTRE LOS PIES Y EL SUELO ES LA MISMA ¿POR QUÉ PASA ESTO? ¿EL SUELO AUMENTÓ SU TEMPERATURA O NUESTROS PIES BAJARON LA TEMPERATURA? LAS DOS COSAS. EL AUMENTO Y LA DISMINUCIÓN DE LA TEMPERATURA HASTA LLEGAR AL EQUILIBRIO SE DA POR LA TRANSFERENCIA DE CALOR.
MATERIALES CONDUCTORES Y MATERIALES AISLANTES
COMO EL CALOR ES UNA FORMA DE ENERGÍA, PUEDE VIAJAR A TRAVÉS DE LOS DIFERENTES MATERIALES QUE CONOCEMOS Y EN ALGUNAS OCASIONES LOS MODIFICA, TAL COMO SUCEDE CUANDO COLOCAMOS UN TROZO DE HIELO AL SOL Y SE DERRITE.
ALGUNOS MATERIALES SON CAPACES DE CONDUCIR MEJOR EL CALOR QUE OTROS.
MATERIALES CONDUCTORES: SON LOS QUE PERMITEN EL PASO DEL CALOR. COMO POR EJEMPLO LOS MATERIALES METÁLICOS COMO EL ALUMINIO, EL HIERRO Y EL COBRE.
LA ARMADURA DE ESTE CABALLERO ES DE HIERRO, UN BUEN CONDUCTOR DEL CALOR.
MATERIALES AISLANTES: SON LOS QUE EVITAN EL PASO DEL CALOR. POR EJEMPLO, EL PLÁSTICO DEL QUE ESTÁN HECHOS LOS JUGUETES.
ESTA TAZA ES DE CERÁMICA. LA CERÁMICA ES UN TIPO DE MATERIAL AISLANTE, POR ESO NO NOS QUEMAMOS CUANDO LA TOMAMOS ENTRE LAS MANOS.
¡A PRACTICAR!
1. ¿CÓMO SE LLAMA EL INSTRUMENTO QUE LA MAMÁ DE LA NIÑA UTILIZA PARA MEDIR SU TEMPERATURA?
____________________.
2. ¿FRÍO O CALIENTE? ESCRIBE AL LADO DE CADA SITUACIÓN, “FRÍO” SI ESTÁ RELACIONADO CON TEMPERATURA BAJA O “CALIENTE” SI ESTÁ RELACIONADO CON TEMPERATURA ALTA.
PASTEL EN EL HORNO
VASO CON HIELO
AGUA HIRVIENDO
BOMBILLA ENCENDIDA
CONO DE HELADO
3. ¿DE QUÉ MATERIAL ESTÁ HECHO? IDENTIFICA EL MATERIAL CON EL QUE SE FABRICÓ LA CACEROLA.
4. TOMA UNA CARTULINA Y REALIZA UN LISTADO DE MATERIALES AISLANTES Y OTRA DE MATERIALES CONDUCTORES QUE PUEDAS IDENTIFICAR EN TU VIDA DIARIA.
5. RESPONDE EN LA LÍNEA DE ABAJO: ¿CÓMO SE LLAMA EL MATERIAL DE ESOS GUANTES? ¿ES AISLANTE O CONDUCTOR?
MATERIAL: _________________ TIPO DE MATERIAL: _________________
RECURSOS PARA DOCENTES
Infografía “Calor y temperatura”
Material ilustrado con el que se podrá dar a conocer la relación y las diferencias entre el calor y la temperatura.
Con la transformación de la materia también hay transformaciones de un tipo de energía a otra. Esta afirmación es resultado de múltiples investigaciones que sirvieron para postular un principio general para la física que afirma que además de transformarse, la energía se conserva.
PROPIEDADES DE LA ENERGÍA
La energía se puede conservar
Energía eólica (del viento), radiante (del Sol), hidráulica (del agua) y geotérmica (del calor interior de la Tierra) pueden transformase en energía eléctrica.
Cuando la energía cambia de forma en un sistema aislado la energía total permanecerá constante. En consecuencia, la energía no se puede crear ni destruir, sólo se puede transformar.
Por ejemplo, en una central hidroeléctrica el agua cae desde lo alto hacia una turbina para provocar que gire. Luego, la energía de la turbina se transforma para hacer funcionar un generador eléctrico y crea una corriente eléctrica. De ese modo, la energía potencial del agua se transforma en energía cinética para que gire la turbina, y posteriormente se genera energía eléctrica.
En una central hidroeléctrica se transforma energía hidráulica en energía eléctrica.
La energía se puede transformar
La energía se presenta de diversas formas y puede transformarse de un tipo a otro. Por ejemplo, en la fotosíntesis la energía solar se convierte en energía química.
Ejemplos de transformación de la energía
La energía eléctrica se transforma en energía cinética en un ventilador.
Una radio transforma la energía eléctrica en energía sonora.
Una plancha transforma la energía eléctrica en calor.
La energía se puede traspasar
La energía puede transferirse o pasarse de un cuerpo a otro. La transferencia energética puede hacerse mediante el trabajo o el calor. Por ejemplo al hervir agua. En este proceso, el calor se conduce a través de la llama hacia el recipiente donde está el agua y al pasar el tiempo el agua se calienta.
La energía de las plantas
Las plantas cumplen sus funciones a través de la energía radiante que viene del Sol, la cual es absorbida por las hojas de plantas verdes para el proceso de fotosíntesis.
La energía se puede degradar
Cuando la energía se transfiere pierde la calidad, es decir, se degrada y disminuye gradualmente la capacidad de aprovechamiento. Por ejemplo, la energía química en la combustión en un automóvil. En este proceso se quema la gasolina en el motor, así se produce energía mecánica, lo que provoca el movimiento. No obstante, gran parte de la energía química se convierte en energía térmica y se degrada.
Tren a vapor
Estos trenes quemaban carbón para poder hervir agua e impulsar la turbina que hacía girar las ruedas. No obstante, este sistema no era eficiente ya que sólo el 10 % se transformaba en energía cinética (que provocaba el movimiento del tren) y el resto de la energía se perdía.
LEY DE CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA
Esta ley, conocida también como la primera ley de la termodinámica, postula que “la energía no puede ser creada ni destruida, sólo puede transformarse de un tipo de energía en otro”.
La transformación de un tipo de energía a otro ocurre cuando se utiliza para realizar un trabajo; una parte de la energía utilizada es transformada en trabajo y la otra en un tipo de energía diferente.
¿CÓMO SE TRANSFIERE LA ENERGÍA?
La energía se puede transferir entre los cuerpos de manera mecánica a través del trabajo mecánico o de manera térmica a través del calor.
Transferencia de energía por trabajo
Se intercambia la energía en forma de trabajo cuando una fuerza ocasiona un desplazamiento. Por consiguiente, el trabajo no es una forma de energía, es un proceso de transferencia.
El trabajo no está relacionado con el interior de un sistema, sino que se localiza en las paredes del sistema donde actúa como entrada o salida de la energía.
¿Qué es el trabajo?
Para que exista trabajo, desde el punto de vista físico, es necesario que estén presentes ciertas condiciones:
Que se ejerza una fuerza.
Que la fuerza se realice a lo largo de la dirección del desplazamiento.
Que el desplazamiento no sea perpendicular a la fuerza.
Transferencia de energía por calor
En la naturaleza, el calor se transfiere desde los cuerpos que tienen mayor temperatura a los que tienen menor temperatura a través de tres mecanismos:
Este tipo de mecanismo es propio de los sólidos, consiste en la transferencia de energía térmica a través de un medio material sin que ocurra un transporte de materia, es decir, las moléculas aumentan su grado de vibración pero no se desplazan de lugar.
Los utensilios de cocina tienen mangos de madera para evitar la conducción del calor.
Convección
Es la transferencia de calor por medio del movimiento de una masa fluida, como por ejemplo el aire o el agua. La convección sólo se produce en líquidos y gases donde los átomos y moléculas son libres de moverse en el medio. Dicho movimiento es producto de que el fluido caliente se dilata y causa una disminución en su densidad, lo que a su vez provoca el ascenso del fluido caliente y el descenso del fluido frío, que es más denso.
Los globos aerostáticos pueden mantenerse en el aire gracias a la convección de calor. El aire caliente ocupa más volumen y menos densidad que el aire frío.
Radiación
Es la transmisión de energía más importante en el planeta Tierra, ya que la vida depende de la energía solar, y ésta llega a la Tierra al atravesar el espacio en forma de radiación. Desde el calor que se recibe en el entorno hasta el que se percibe por una estufa eléctrica son ejemplos de radiación. Esta transmisión se da por ondas electromagnéticas, sin la necesidad de un material de soporte, sin transporte de materia, y se produce también al vacío.
Las radiaciones son absorbidas por los cuerpos de diferentes maneras, hay cuerpos que tienen mayor capacidad de absorción que otros.
Los hornos microondas transmiten radiación electromagnética.
RECURSOS PARA DOCENTES
Video “Intercambio de calor”
Recurso audiovisual con problemas planteados sobre el intercambio de calor.
El ser humano aprovecha la energía disponible en la naturaleza en su búsqueda de mejoramiento de la calidad de vida. Las fuentes de energía son aquellos recursos naturales o cuerpos que almacenan energía que puede ser utilizada.
La energía eléctrica puede generarse de diversas fuentes.
Estas fuentes de energía son las más abundantes en la naturaleza. Se consideran inagotables, ya que después de ser usadas pueden regenerarse de forma natural o artificial a una velocidad superior al que se consumen.
Las energías renovables son menos contaminantes que las energías no renovables.
Algunas ventajas de las fuentes de energía renovable son las siguientes:
No afectan de gravedad al medio ambiente.
Disminuyen la dependencia de los recursos fósiles.
Promueven el desarrollo industrial y económico donde se instalan.
Son inagotables, por ende, pueden aplicarse en una amplia gama de escenarios.
También presentan desventajas como:
La elección de este tipo de energía representa una inversión significativa, lo que hace parecer que no es rentable.
Varios tipos de energía renovable tienen una naturaleza difusa.
Se necesita esperar para que haya cantidad suficiente de energía para poder almacenarla.
Muchas veces debe disponerse de un gran equipo o sistema para que la energía de utilice.
Energía renovable en Latinoamérica
Debido a la gran variedad de ecosistemas en Latinoamérica, los países de esta región se beneficiarían en gran medida de la energía renovable. Por orden de importancia y beneficios de estos recursos se encuentran los siguientes países: Brasil, Colombia, Argentina, Chile y Uruguay.
¿Cuáles son las fuentes de energía renovable?
Ciertas fuentes de energía renovable también son conocidas como energías alternativas, ya que se usan poco pero adquieren más importancia con el paso del tiempo.
Energía hidráulica
Es producida por el aprovechamiento de la energía cinética y potencial gravitatoria de los saltos de agua natural, en otras palabras, se obtiene mediante el movimiento del agua. Por esta razón, las centrales hidroeléctricas se construyen cerca de caídas de agua, donde el movimiento hidráulico mueve unas turbinas que se encargan de transformar esa energía en energía eléctrica que luego llega a los hogares a través de una red eléctrica de distribución.
¿Qué es una represa hidroeléctrica?
Es un sistema diseñado y construido para producir energía eléctrica mediante el aprovechamiento del caudal de los cursos de agua.
Llega a la Tierra en forma de radiación electromagnética proveniente del Sol. Una de las formas de aprovechamiento es mediante el uso de paneles solares. Es una energía gratuita, inagotable, limpia y no contaminante.
El Sol es una fuente ilimitada de energía. Si se almacenara toda la energía que emite durante algunas horas, se podrían abastecer las necesidades humanas del planeta por un año.
¿Sabías qué?
La energía solar se renueva rápidamente porque el Sol emite de manera continua radiación.
Energía eólica
Es la que se aprovecha por el movimiento del aire. Como fuente de energía es segura, inagotable y no contamina.
Para poder utilizar esta fuente de energía a gran escala se requieren gigantescas turbinas eólicas, también llamadas aerogeneradores, que al moverse producen electricidad. El único inconveniente es que los vientos en general no son constantes, por lo que la energía eléctrica producida debe ser almacenada en baterías.
¿Cómo se aprovechan las energías renovables?
La energía del viento se aprovecha a través de grandes turbinas, la energía del Sol por medio de paneles solares y la energía del agua mediante centrales hidroeléctricas.
Energía mareomotriz
Se la obtiene a partir del movimiento del agua que es generado por las mareas. Durante el día, las aguas suben (marea alta o pleamar) y bajan (marea baja o bajamar) secuencialmente; cuando la Luna está sobre la playa, las aguas suben, luego de seis horas bajan.
La marea es el movimiento constante y alterno de ascenso y descenso de las aguas marinas que se produce por las acciones atractivas del Sol y la Luna.
Durante el fenómeno de la pleamar, las aguas ganan energía gravitatoria. Al bajar, esa energía gravitatoria se transforma en energía cinética: las aguas se aceleran en su caída. Para obtener esta energía se dispone de centrales mareomotrices. Dichas centrales atrapan el agua del mar en enormes piletas que se cierran por medio de compuertas. Cuando la marea comienza a bajar, las compuertas se abren y el agua guardada empieza a caer hacia al mar por medio de unos conductos.
¿Qué son los diques móviles?
Es una respuesta a fenómenos naturales donde las altas mareas pueden atentar contra el bienestar de un área geográfica determinada y a su comunidad. Ingeniados por los Países Bajos después del desastre natural de 1953 e inaugurados en 1997, son sinónimo de resguardo y eficiencia tecnológica en el resto del mundo.
La biomasa es la materia orgánica que se origina en un proceso biológico, como por ejemplo la madera, los cultivos o los residuos animales. Puede utilizarse directa o indirectamente como fuente de energía y permite aprovechar los residuos.
Como combustible, produce una contaminación parecida a la de los combustibles fósiles. La gran ventaja sobre éstos es que el CO2 que se produce en la combustión ha sido retirado previamente de la atmósfera por las plantas con las que se ha fabricado el combustible y no se altera la concentración media de este gas.
Energía geotérmica
Es el aprovechamiento del calor proveniente del interior de la Tierra, el cual se transmite a los cuerpos por conducción y convección. Esta energía es capaz de ofrecer más energía que el petróleo, el carbón y el uranio. Puede ser aprovechada gracias a la intervención de turbinas que absorben el vapor (energía calórica) generado por las altas temperaturas, para luego ser transformado en energía eléctrica.
¿Sabías qué?
Italia y Chile son algunos de los países que aprovechan la energía calórica que proviene del interior de la Tierra por medio de centrales que generan vapor para luego producir electricidad.
Datos de interés sobre fuentes de energía renovable
Tipo de energía
Fuente
Mayor productor
Aplicación
Hidráulica
Agua
Estados Unidos
Producir energía eléctrica.
Solar
Sol
China
Producir energía eléctrica.
Eólica
Viento
China
Producir energía eléctrica.
Mareomotriz
Agua
Japón
Producir energía eléctrica.
Biomasa
Plantas y animales
Inglaterra
Producir energía eléctrica y biocombustibles.
Geotérmica
Calor del interior de la Tierra
Estados Unidos
Industrial y en aguas termales.
FUENTES NO RENOVABLES
¿Qué es el desarrollo sustentable?
Es un proceso integral que conjuga a la sociedad, la economía y al planeta Tierra con su naturaleza. Se trata de un modo de ver y de hacer que desterró la antigua idea de “progreso”, relacionada a la explotación desmedida de los recursos.
Estas fuentes de energía son las más usadas en la actualidad a pesar de encontrarse en cantidades limitadas en la naturaleza. Se agotan al ser usadas, por lo tanto noseregeneran a corto plazo y requieren miles o millones de años para volver a formarse.
Dato de interés
Según estudios recientes, aproximadamente el 85 % de toda la energía que se consume a nivel mundial surge de la quema de combustibles fósiles.
Algunas ventajas de las fuentes de energía no renovable son las siguientes:
Estas fuentes de energía son más económicas que las energías renovables, razón por la que son más usadas en los países en vías de desarrollo.
Al ser fuentes que el ser humano ha conocido desde hace mucho tiempo, existe la infraestructura y la tecnología necesaria para aprovecharlas y transformarlas.
El recurso no renovable más usado es probablemente el petróleo, del cual se produce una gran cantidad de combustibles y derivados como solventes y parafinas.
También presenta desventajas como:
No son abundantes en la Tierra, por lo que en algún momento se gastarán las reservas que existen.
Al quemar combustibles fósiles se producen enormes cantidades de contaminantes que potencian el calentamiento global.
Los combustibles fósiles pueden ocasionar grandes accidentes si no se tratan con cuidado.
Protocolo de Kioto
Es un acuerdo internacional firmado en firmado en Japón, en la ciudad de Kioto. Entró en vigor en febrero de 2005 y comprometió a los países industrializados a estabilizar las emisiones de gases de efecto invernadero entre el período 2008 y 2012. El segundo periodo de vigencia del Protocolo se extiende desde el 1 de enero de 2013 hasta el 31 de diciembre de 2020.
¿Cuáles son las fuentes de energía no renovable?
Las fuentes de energía no renovable también son conocidas como energías convencionales, ya que son las más usadas en la actualidad.
Combustibles fósiles
Las fuentes de energía fósil son aquellos recursos que provienen de la transformación de materia que alguna vez tuvo vida, es decir, que se originaron por la acumulación de restos vivientes hace millones de años. Entre ellas podemos encontrar el carbón, el petróleo y el gas. El carbón fue el primer combustible fósil en ser comercializado, le siguió el petróleo y por último el gas natural. En la actualidad coexisten para satisfacer las necesidades energéticas.
¿Sabías qué?
El combustible fósil se quema para así obtener energía térmica o energía cinética. También puede emplearse para obtener electricidad en centrales termoeléctricas.
Es un combustible sólido de origen vegetal. Se originó hace más de 300 millones de años cuando el planeta estaba cubierto por una densa vegetación que, al morir, quedó sumergida bajo el agua y empezó a descomponerse anaeróbicamente (sin presencia de oxígeno), lo que produjo que la materia orgánica ganara carbono hasta convertirse en un mineral sólido de color negro.
Es un compuesto líquido negruzco complejo formado por una mezcla de hidrocarburos de gran viscosidad, perecidos al aceite. Se originó hace millones de años por la fosilización de zooplancton, algas y organismos marinos.
El petróleo tiene una apariencia negra y viscosa.
Utilizar este compuesto como fuente de energía tiene varios inconvenientes:
No es soluble en agua y es difícil de limpiar.
Los derrames afectan los ecosistemas.
La combustión de los derivados produce productos residuales.
Es una de las principales causas de la excesiva emisión de dióxido de carbono a la atmósfera, lo cual genera calentamiento global.
Este combustible es muy utilizado debido a que con una pequeña porción del material se producen grandes cantidades de energía, y sus costos de extracción y utilización son baratos en comparación con otras fuentes. Es decir, se prioriza el beneficio económico por sobre el cuidado del planeta.
¿Qué es el fracking?
La explotación indiscriminada de los recursos fósiles es una práctica común que ha disminuido las reservas a nivel mundial de manera notable. El fracking se ha presentado como una técnica de extracción en yacimientos no convencionales, y el daño para el hombre y el planeta es objeto de debate.
Es una mezcla de gases ligeros que se obtiene de los yacimientos de petróleo o de depósitos de carbón. Si la energía se obtiene de los procesos de descomposición de restos orgánicos se denomina biogás.
Una de las ventajas de la utilización de esta fuente de energía es que el gas natural produce mucho menos dióxido de carbono que otros combustibles. Sin embargo, la forma de extraer, transportar y almacenar este combustible implica grandes cuidados, ya que es una sustancia muy inflamable.
Energía nuclear
Es aquella energía que se libera durante las reacciones nucleares y se obtiene mediante un proceso físico-químico. Dentro de los núcleos atómicos, las fuerzas entre los protones y neutrones del núcleo atómico son muy intensas, por lo que los procesos de transformación nuclear generan gran cantidad de energía.
RECURSOS PARA DOCENTES
Artículo destacado “Energía eólica”
Recurso que describe las características de la energía eólica como fuente de energía renovable.
Todos los objetos a nuestro alrededor tienen la capacidad de producir cambios. Por ello, convivimos con movimientos y transformaciones constantes, algunos más perceptibles que otros, pero que tienen su origen en un único concepto: la energía.
ENERGÍA: CAPACIDAD DE PRODUCIR TRABAJO
Ley de conservación de la energía
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. Por ejemplo, la energía lumínica del Sol se transforma en energía eléctrica mediante el uso de paneles solares.
La energía es la capacidad de un sistema físico para hacer el trabajo o mover algo contra una fuerza, como la gravedad. Si bien no se tiene una definición concreta de energía, los físicos han logrado determinar una ley universal: si la energía de un cuerpo aumenta en determinada cantidad, la de otro disminuye de manera proporcional.
La energía que la humanidad necesita en un año es irradiada por el Sol en 15 minutos.
¿Sabías qué?
El término “energía” proviene del griego enérgeia, que significa “actividad”. Pero esta idea no debe confundirse: no es necesario un movimiento abrupto para reconocer la presencia de energía ya que, en realidad, se encuentra en todos lados aunque no sea posible observarla.
TIPOS DE ENERGÍA
La energía es la capacidad de realizar cambios en los sistemas y los cuerpos. Hay diferentes tipos de energía en el universo y en muchas formas.
Energía primaria
La producción de energía primaria se relaciona con las formas de energía disponibles en la naturaleza antes de ser transformadas, como el petróleo, el gas natural, los combustibles sólidos, los combustibles renovables y la electricidad primaria.
Es la energía almacenada en objetos y es la suma de otras dos fuentes de energía: cinética y potencial. Por ejemplo, justo en el punto más elevado de una montaña rusa, toda la energía del vagón es energía potencial y al comenzar a descender la energía potencial se transforma en energía cinética.
¿Qué es la energía hidráulica?
Es la energía producida por el aprovechamiento de la energía cinética y potencial gravitatoria de los saltos de agua natural. Se aplica en la generación de energía eléctrica para ciudades, pueblos e industrias.
Energía potencial
Es cualquier forma de energía que tiene un potencial almacenado que puede ser usado en el futuro, y que solamente se manifiesta al convertirse en energía cinética. Por ejemplo, si una pelota se levanta, adquiere energía potencial de la gravedad que se vuelve aparente al caer.
Tipos de energía potencial
Energía potencial elástica
Resulta de estirar y comprimir objetos elásticos, como las ligas.
Energía potencial gravitacional
Resulta del almacenamiento de energía por la fuerza de gravedad, como un fruto que cuelga de un árbol.
Energía potencial química
Resulta de la transformación de energía química a través de una reacción química, como el cambio de energía eléctrica a química en una pila.
Energía cinética
Significa “movimiento”. Cuanto más rápido se mueve un objeto, mayor es su energía cinética. La energía de los ríos y la del viento son formas de energía cinética. Ésta se puede convertir en energía mecánica mediante molinos de agua, molinos de viento o bombas conectadas a turbinas o a electricidad.
Al lanzar una pelota se transfiere energía cinética para que pase del estado de reposo al estado en movimiento.
Ventajas de la energía cinética
– No genera residuos tóxicos.
– Los parques generadores de energía cinética pueden construirse en terrenos no aptos para otras actividades.
– Los parques generadores son de rápida instalación.
Energía térmica
Todos los materiales están compuestos por moléculas en constante 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 y, por lo tanto, aumentará su temperatura y su energía térmica.
¿El calor es igual a la temperatura?
No. El calor es una forma de energía que se transfiere entre diferentes cuerpos o distintas partes de un cuerpo, las cuales presentan distintas temperaturas. Por su parte, la temperatura es una magnitud que da cuenta de nociones como frío, caliente o tibio. La misma se mide a través de un termómetro.
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. Algunos ejemplos de energía química son la combustión y la energía nuclear.
Es la energía transferida de un sistema a otro mediante el uso de electricidad, que es el movimiento de partículas cargadas. En otras palabras, 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.
La mantarraya puede generar corrientes eléctricas de hasta 200 voltios.
¿Qué es una represa hidroeléctrica?
Es un sistema diseñado y construido para producir energía eléctrica mediante el aprovechamiento del caudal de los cursos de agua.
Es energía transportada por la radiación. Tanto la luz visible como la radiación infrarroja son formas de energía radiante, ambas son emitidas por el Sol.
La energía de los rayos solares puede recuperarse y convertirse en electricidad o calor.
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 alcanzar la superficie de la Tierra.
¿Sabías qué?
La energía radiante es aplicada en radiografías, medicina nuclear, radios y algunos aparatos electrónicos.
Energía nuclear
Es la energía contenida en el núcleo de un átomo. Se puede obtener a través de reacciones de fisión y fusión de un núcleo atómico. Dentro de los núcleos atómicos, las fuerzas entre los protones y neutrones del núcleo atómico son muy intensas, por lo que los procesos de transformación nuclear generan gran cantidad de energía.
Las reacciones en el núcleo pueden ser de fusión o de fisión.
¿Sabías qué?
En estrellas como el Sol, la energía atómica se libera cuando los núcleos se combinan en un proceso conocido como fusión.
¿Qué es un reactor nuclear?
Es una instalación física donde se produce, mantiene y controla una reacción nuclear en cadena. Se puede utilizar para la obtención de energía, para la producción de materiales fisionables como el plutonio, como armamento nuclear, o para la propulsión de buques o de satélites artificiales.
Es la capacidad de atraer o repeler que poseen algunos materiales sobre otros y que originan campos magnéticos permanentes que producen energía magnética. Existen diversos 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.
UNIDADES DE MEDIDA DE 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 científicos más importantes de su época. Estudió, entre otras cosas, el magnetismo y su relación con el trabajo mecánico, lo que lo condujo a la teoría de la energía. El Joule equivale a:
Donde
N = Newton
m = metros
kg = kilogramos
s = segundos
Otras equivalencias
Nombre
Equivalencia en julios
Caloría (cal)
4,1855
Kilovatio hora (kWh)
3.600.000
Electronvoltio (eV)
1,6023 x 10-19
British Thermal Unit (BTU)
1.005,05585
Ergio (erg)
1 x10-7
Energía en los alimentos
Cada célula de nuestro cuerpo requiere energía para funcionar adecuadamente. Ésta es proporcionada por las calorías y por ello resulta importante conocer la cantidad que aportan los nutrientes que ingerimos y así evitar consecuencias negativas para nuestro organismo.
La energía es la capacidad que posee un cuerpo de realizar distintos tipos de trabajo, como el movimiento, el calor o la luz. Esta energía puede manifestarse de muchas maneras, ya sea transferida o transformada de un tipo a otro.
ENERGÍA MECÁNICA
Es la energía almacenada y relacionada con la posición y el movimiento de los cuerpos. Asimismo, es producto de la suma de otras dos formar de energía: la cinética y la potencial.
¿Sabías qué?
En física, el trabajo es un principio de la mecánica que comprende una fuerza y un desplazamiento; el trabajo (W) lo usamos para describir cuantitativamente lo que se obtiene cuando una fuerza hace mover a un cuerpo a lo largo de una distancia.
Energía potencial
Es cualquier forma de energía con un potencial almacenado que puede ser usado en el futuro y que solamente se manifiesta al convertirse en energía cinética.
La energía potencial se puede presentar como:
Energía potencial gravitatoria
Es la que poseen los cuerpos debido a la fuerza de gravedad que ejerce la Tierra.
Energía potencial elástica
Es la energía acumulada en un cuerpo elástico, es decir, aquellos que tienen la capacidad de deformarse y luego recuperar su forma original.
Energía potencial química
Es aquella que se transforma en energía cinética a partir de un proceso de combustión interna.
Energía cinética
Significa “movimiento”, cuanto más rápido se mueve un objeto, mayor es su energía cinética. Ésta se puede convertir en energía mecánica mediante molinos de agua, molinos de viento o bombas conectadas a turbinas o a electricidad.
El valor de esta forma de energía depende de la masa (m) y de la velocidad (v) del cuerpo.
Cuando se lanza una pelota, gana energía cinética progresivamente.Justo en el punto más elevado de la montaña rusa, toda la energía del vagón sería energía potencial, y al comenzar a descender, la energía potencial se transforma en energía cinética.
ENERGÍA QUÍMICA
La energía química es aquella que posee la materia debido a su estructura interna, este tipo de energía se puede aprovechar de las reacciones químicas, ya que se origina en las uniones entre átomos y moléculas. Esta energía puede ser liberada o absorbida durante la reacción, por lo tanto también puede liberar o absorber calor.
Las reacciones químicas pueden ser:
Exotérmicas si liberan calor
Endotérmicas si absorben calor
Respiración de los seres vivos.
Combustión de compuestos orgánicos.
Fotosíntesis.
Descomposición de proteínas.
¿Qué es la biomasa?
Es material orgánico que proviene de plantas y animales, y es una fuente de energía renovable. Cuando se quema el material se libera calor que puede ser aprovechado, es decir, se transforma la energía química contenida en energía térmica.
La combustión es una de las reacciones más comunes. En estas reacciones el oxígeno del aire reacciona con un combustible y libera energía en forma de calor. Esta transformación se puede representar de la siguiente forma:
Donde:
Pc = poder calorífico de un cuerpo al arder, es decir, la energía que puede obtenerse de un kilogramo de combustible.
m= masa del cuerpo que se quema (en kg).
V= volumen del cuerpo que se quema (en m3).
ENERGÍA TÉRMICA
La energía térmica es la manifestación de la energía en forma de calor, por lo tanto es una energía en “paso o de tránsito”, que se transfiere de un cuerpo a otro. Se debe al movimiento de las partículas que forman la materia. Cuando ese movimiento se acelera, aumenta la temperatura y por consiguiente hay más energía térmica.
Así, cuando un cuerpo esté a baja temperatura tendrá menos energía térmica que otro que esté a mayor temperatura. De este modo, el calor no es más que una forma de denominar a los aumentos y pérdidas de energía térmica.
El calor puede transferirse de distintas formas:
Conducción
Es la transferencia de energía térmica que se produce a través de un medio material sin que se manifieste transporte de materia.
Convección
Es la transferencia de calor por medio del movimiento de una masa fluida, como aire o agua. En esta forma de propagación sí hay transporte de materia.
Radiación
Es la transmisión del calor por ondas electromagnéticas, a diferencia de la conducción y convección, no necesita de un medio material para propagarse.
Se debe saber que a causa del intercambio de calor, un cuerpo puede variar su temperatura o cambiar su estado (por ejemplo, de líquido a sólido). Si se quiere calcular la cantidad de energía intercambiada es posible utilizar la siguiente ecuación:
Donde:
Q= cantidad de energía en forma de calor intercambiada entre los sistemas.
m = masa del sistema.
c= propiedad que depende del material que constituye el cuerpo y se denomina calor específico.
ΔT = variación de temperatura.
ENERGÍA RADIANTE
Este tipo de energía es producida por las ondas electromagnéticas, como las ondas de radio. Se caracteriza principalmente por la capacidad que tiene de propagarse en todas las direcciones en el vacío sin soporte material.
La energía solar es un ejemplo de energía radiante.
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 puede propagarse por el vacío, por eso, los rayos del Sol o las ondas de los satélites pueden llegar hasta la superficie de la Tierra.
Ejemplos de energía radiante
Rayos X.
Rayos infrarrojos.
Rayos ultravioletas.
¿Qué son las ondas electromagnéticas?
Son aquellas que se pueden propagar en el vacío sin necesidad de un medio material. La luz, los rayos x, los rayos láser y otros, son ejemplos de ondas electromagnéticas.
ENERGÍA ELÉCTRICA
Este tipo de energía es causada por el movimiento de las cargas eléctricas o de los electrones que poseen los materiales conductores. Puede generarse a partir de otras energías y, a su vez, puede ser transformada y producir varios efectos: luminosos, térmicos y magnéticos.
Un relámpago es la emisión de luz seguida de la descarga eléctrica del rayo.
La energía eléctrica es aquella que se usa al encender la luz, calentar la comida con el horno de microondas o cargar el teléfono celular. Una forma de obtener energía eléctrica a partir del Sol es mediante la utilización de paneles solares.
La energía eléctrica puede representarse de la siguiente manera:
Donde:
P = potencia expresada en vatio (W).
t = tiempo en segundos.
V= voltaje en voltios (V).
R = resistencia eléctrica en ohmios (Ω).
I = intensidad d corriente en amperios (A).
¿Qué es la electricidad?
El término “electricidad” deriva del griego electron, que significa “ámbar”, y con este nombre se denominan todos los fenómenos físicos relacionados con la atracción de cargas negativas o positivas, y resultantes de la presencia y flujo de una corriente eléctrica.
Es la capacidad de atraer o repeler que poseen algunos materiales sobre otros y que originan campos magnéticos permanentes que producen energía magnética. Existen diversos materiales con propiedades magnéticas, entre ellos se encuentran 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.
¿Sabías qué?
En año 1819, el danés Hans Christian Orested fue el primero en relacionar los imanes con las corrientes eléctricas para definir lo que hoy se conoce como electromagnetismo.
Para poder comprender el fenómeno del magnetismo se han desarrollado distintas teorías.
Teoría de Weber
Un imán puede dividirse indefinidamente y aun así conservar sus propiedades magnéticas. Los materiales están compuestos de pequeñas moléculas imantadas.
Teoría de Ewing
Los materiales están compuestos por grupos de átomos con momentos magnéticos diferentes que son capaces de reordenarse cuando se les aproxima un material imantado y volverse magnéticos.
Teoría de Ampere
Cuando las corrientes elementales de un material ferromagnético son ordenadas, éste adquiere propiedades magnéticas.
¿Qué es un campo magnético?
Es la región en la cual el imán ejerce sus efectos. Esta zona muchas veces no puede ser observada a simple vista. Para representar el campo magnético se utilizan líneas denominadas líneas de fuerza.
Las brújulas y los imanes representan los ejemplos más comunes de magnetismo.
ENERGÍA NUCLEAR
Es la energía contenida en el núcleo de un átomo. Se puede obtener a través de reacciones de fisión y fusión de un núcleo atómico. Dentro de los núcleos atómicos, las fuerzas entre los protones y neutrones son muy intensas, por lo que los procesos de transformación nuclear generan gran cantidad de energía.
Tipos reacciones nucleares
Reacción de fusión
Es un proceso en el que dos núcleos ligeros se unen para formar un núcleo más pesado. En el proceso se desprende gran cantidad de energía.
Reacción de fisión
Es un proceso en el que un núcleo de gran tamaño se divide en núcleos más pequeños mientras libera neutrones y gran cantidad de energía.
En estas reacciones nucleares la energía se expresa en relación a la masa:
Donde:
E= energía, se mide en julios (J).
m= masa que desaparece (en kg).
c= velocidad de la luz (3 x 108 m/s).
Bomba atómica
La bomba atómica adquiere su nombre debido a su funcionamiento, ya que no depende de la combustión de algún material o de la reacción de algunos materiales o elementos químicos, sino que se basan en reacciones nucleares.
Cuando calentamos algún objeto sabemos que su temperatura aumenta, no obstante, es usual que confundamos los términos temperatura y calor en la vida cotidiana, y aunque éstos tienen relación entre sí, sus significados son muy diferentes.
Calor
Temperatura
¿Qué es?
Es la energía total del movimiento molecular en un cuerpo.
Es la medida de la energía del movimiento molecular en un cuerpo.
Comportamiento
La energía se intercambia entre un sistema y sus alrededores debido a la diferencia de temperatura.
La temperatura aumenta conforme aumenta el movimiento o los choques entre las moléculas.
Dependencia
Depende de la velocidad, cantidad y tamaño de las partículas.
No depende de la velocidad, cantidad y tamaño de las partículas.
Unidades
Calorías (cal)
Joule (J)
Ergio (erg)
Grado Celsius (°C)
Grado Fahrenheit (°F)
Kelvin (K)
Instrumentos de medición
Calorímetro
Termómetro
Ejemplos
Al servir té caliente, el agua transmite su calor a la taza.
Al sujetar un trozo de chocolate en la palma de la mano, éste empieza a derretirse por la transferencia de calor corporal al chocolate.
La temperatura para que el agua hierva es de 100 °C.
La temperatura corporal promedio es de 36,5 °C.
La temperatura del ambiente está entre los 20 a 25 °C.
La termodinámica es una rama de la física que estudia la interacción del calor y otras manifestaciones de energía a nivel macroscópico. Dentro de esta disciplina existen leyes o principios que tratan de definir cómo tienen lugar las transformaciones de energía según un sistema con restricciones implícitas.
Primera ley
Segunda ley
Tercera ley
Postulado por:
Nicolas Léonard Sadi Carnot, Rudolf Clausius y Lord Kelvin.
Marcos Favela, Clapeyron, Clausius, Lord Kelvin, Ludwig Boltzmann y Max Planck.
Walther Nernst.
Enunciado
“El cambio en la energía interna de un sistema cerrado, , será igual a la energía agregada al sistema mediante calentamiento, menos el trabajo efectuado por el sistema sobre los alrededores”.
“La entropía total de cualquier sistema más la de sus alrededores aumenta como resultado de cualquier proceso natural”.
“La entropía tiende a un valor constante mínimo cuando la temperatura tiende al cero absoluto. Para un elemento puro, este valor mínimo es cero, pero para todas las demás sustancia no es menor que cero, y posiblemente sea mayor”.
Fórmula
Donde:
Q; calor neto agregado al sistema.
W: trabajo neto realizado por el sistema.
Donde:
S: entropía
Q: calor transferido al sistema.
T: temperatura de equilibrio.
Donde:
S: entropía.
Q: calor transferido al sistema.
T: temperatura de equilibrio.
Otros nombres
Primer principio de la termodinámica y Principio termodinámico de la conservación de energía.
Segundo principio de la termodinámica.
Tercer principio de la termodinámica.
Ejemplos
Cuando un motor quema combustible, transforma la energía almacenada dentro de los enlaces químicos del combustible en trabajo mecánico y calor.
Cuando una persona corre convierte la energía que obtuvo de los alimentos en el trabajo necesario para correr, otra parte se convierte en el calor que eleva la temperatura del cuerpo.
Cuando una taza de café se deja sobre la mesa se enfriará conforme pasa el tiempo porque queda en equilibrio térmico con el entorno.
Cuando una persona está en un lugar cerrado con muchas personas tiende a sudar, este sudor se vuelve más desordenado y se transfiere en forma de calor al aire.
Cuando se congela un alimento, así esté muy frío, sus átomos siempre estarán en movimiento.
Los superfluidos existen a muy bajas temperaturas puesto que la materia pierde la fricción interna entre sus moléculas, es decir, su viscosidad. El helio es la única sustancia que a temperaturas cercanas al cero absoluto es líquido.
Básicamente, las estrellas son grandes bolas de gas en explosión, principalmente hidrógeno y helio. Nuestra estrella más cercana, el Sol, está tan caliente que la enorme cantidad de hidrógeno experimenta una reacción nuclear constante en toda la estrella, como en una bomba de hidrógeno.
¿Qué son las estrellas?
Las estrellas son astros gaseosos e incandescentes (por ejemplo, el Sol) y aparecen como simples puntos de luz a causa de la enorme distancia a que se encuentran. En una noche sin luna se pueden observar a simple vista entre 2.500 y 3.000 estrellas en cada hemisferio. El catálogo estelar o mapa celeste más antiguo conocido es el confeccionado por Claudio Tolomeo (hacia el 150 d. C.), basado probablemente en el de Hiparco (130 a. C.). Tolomeo catalogó 1.022 estrellas y las subdividió en seis clases de magnitudes: desde las más brillantes, Sirio y Vega, que definen la primera magnitud, hasta llegar a las más débiles, que corresponden a la sexta magnitud. El término galaxia designa los sistemas independientes de estrellas que se hallan situados fuera del nuestro, la denominada Vía Láctea. Contienen entre 3.000 millones y un billón de estrellas, además de una gran cantidad de polvo y gas interestelar.
¿Sabías qué...?
Con un pequeño telescopio se pueden ver unas 300.000 estrellas; con uno de tamaño mediano hasta 250 millones, y más de 3.000 millones con los más perfeccionados.
Las estrellas constituyen uno de los principales tipos de cuerpos que pueblan el universo. Una estrella es una bola caliente de gas que brilla como consecuencia de las reacciones de fusión nuclear que se producen en su núcleo. Al igual que los demás cuerpos celestes, están compuestas en su mayor parte por hidrógeno, el más simple y ligero de los elementos.
Resto de la supernova conocida como Casiopea.
Características de las estrellas
Además del brillo, las características físicas más importantes de una estrella son el color, el diámetro y la masa.
El color
A mediados del siglo pasado se clasificaban las estrellas por su color, se creía que éste dependía de la temperatura superficial, del mismo modo que una barra de hierro calentada hasta la incandescencia se vuelve primero roja, luego anaranjada, más tarde amarilla y finalmente blanca, a medida que la temperatura aumenta. En la actualidad está correctamente establecida la relación entre la temperatura y el color.
El espectro del Sol y las estrellas forma un continuo surco de rayas oscuras, a veces brillantes, a partir de las cuales es posible identificar los elementos químicos presentes y el porcentaje de los mismos. De tales rayas es posible obtener también la temperatura y características físicas como la presión o los campos magnéticos y eléctricos.
Por tanto, es evidente que debe existir también una relación entre el color y las características del espectro lineal, siendo ambos esencialmente dependientes de la temperatura.
El diámetro y la masa
Determinar el diámetro de las estrellas es también un gran problema ya que los mayores telescopios muestran sólo puntos y no discos. En 1930, Albert Michelson (1852-1931), mediante el uso de interferómetros (aparatos para realizar mediciones muy precisas basadas en los fenómenos de interferencia de la luz que incide sobre ellos), logró medir el diámetro de algunas estrellas supergigantes relativamente cercanas, como Antares y Betelgeuse; resultaron tener, respectivamente, unos diámetros 400 y 300 veces mayores que el del Sol.
Existen estrellas con diámetros centenares de veces mayores que el del Sol y otras con diámetros casi iguales al de éste. Puede afirmarse que los diámetros estelares varían desde 10.000 kilómetros a 1.000 millones de kilómetros, pero la mayoría de las estrellas de la secuencia principal tienen diámetros comprendidos entre 0,5 (enanas rojas) y 10 veces el diámetro del Sol.
La estrella Beta Pictoris, segunda en importancia de la constelación del Pintor, está a 50 años luz de la Tierra. Como puede apreciarse en la imagen, la rodea un disco de materia que se extiende hasta 60 billones de km.
Para calcular las masas de las estrellas, Arthur Stanley Eddington (1882-1944), en 1924, halló de manera teórica la existencia de una relación entre masa y luminosidad (las estrellas de masa mayor son también las más luminosas), relación que había sido ya demostrada empíricamente a partir de las pocas estrellas cuyas masa y luminosidad se conocían.
Las variaciones de las distintas masas son bastante más reducidas que las de los volúmenes, pasando de unas 0,2 a 50 veces la masa solar. Por consiguiente, la densidad media de las estrellas gigantes rojas resulta del orden de 0,0001 g/cm3, y la de las enanas blancas es de 105 g/cm3. Véanse algunos ejemplos: el Sol, que es una estrella, tiene una densidad poco mayor que la del agua, o sea 1,41 g/cm3; Antares, una estrella supergigante roja, una millonésima parte de la densidad del agua; una estrella enana blanca, como la compañera de Sirio, llamada Sirio B, con la misma masa que el Sol y un diámetro sólo cuatro veces el de nuestro planeta, la Tierra, tiene una densidad de 1.000 000 veces la del agua. Con tan enorme densidad, el gas que constituye la enana blanca se encuentra en un estado degenerado.
S. Eddington
Astrónomo y físico británico (1882-1944). Desarrolló métodos para la determinación de la masa, la temperatura y la constitución interna de las estrellas.
VOLVER A LOS ARTÍCULOS
Una plancha transforma la energía eléctrica en calor.
