5 Trabajo y energía ESQUEMA INICIO ESQUEMA INTERNET PARA EMPEZAR ANTERIOR SALIR

Esquema de contenidos La energía Fuentes de energía INICIO ESQUEMA INTERNET Esquema de contenidos La energía Fuentes de energía Clasificación de las fuentes de energía Tipos de energía Aprovechamiento de los combustibles fósiles Propiedades de la energía Aprovechamiento de la energía nuclear Aprovechamiento de la energía hidráulica El trabajo Aprovechamiento de la energía eólica ¿Qué es el trabajo? Aprovechamiento de la energía solar térmica La fuerza de rozamiento Aprovechamiento de la energía solar fotovoltaica El trabajo modifica la energía Ciclo de la energía Potencia Consumo de energía a lo largo de la historia Las máquinas mecánicas Producción de energía en Europa Producción de energía en España Consumo de energía en España ANTERIOR SALIR

Para empezar, experimenta y piensa INICIO ESQUEMA INTERNET CLIC PARA CONTINUAR Para empezar, experimenta y piensa Energía potencial Energía cinética Dejamos caer dos bolas, una de hierro y otra de madera desde la misma altura. A Las bolas caen a la vez. Arcilla blanda Dejamos caer la bola desde la posición A. Si con un cuentagotas vamos rellenando de agua las huellas de cada impacto… ¿Qué huella contendrá más gotas? ¿Destruirá la construcción? ANTERIOR SALIR

que les permite producir cambios en ellos mismos o en otros cuerpos. INICIO ESQUEMA INTERNET CLIC PARA CONTINUAR Tipos de energía La energía es una propiedad de los cuerpos o de los sistemas materiales que les permite producir cambios en ellos mismos o en otros cuerpos. Energía mecánica Es la energía que está ligada a la posición o al movimiento de los cuerpos. Existen dos tipos de energía mecánica. La energía mecánica (EM) de un cuerpo es la suma de sus energías cinética y potencial. EM = EC + EP Energía cinética (EC). Es la energía que tienen los cuerpos por el hecho de estar en movimiento. Su valor depende de la masa del cuerpo (m) y de su velocidad (v): EC =1/2 m·v2 Energía potencial (EP). Es la energía que tienen los cuerpos por ocupar una determinada posición. Energía potencial gravitatoria. Es la energía que tienen los cuerpos por estar en un lugar determinado sobre el suelo terrestre. Su valor depende de la masa del cuerpo (m), del valor de g en ese lugar y de la altitud a la que se encuentre sobre la superficie de la Tierra (h). EP = m⋅ g ⋅ h Energía potencial elástica. Es la energía que tienen los cuerpos que sufren una deformación. Su valor depende la constante de elasticidad del cuerpo, k, y de lo que se ha deformado (x): EE = 1/2 k·x2 Energía térmica Es la energía que se transfiere cuando se ponen en contacto dos cuerpos que están a distinta temperatura. Energía química Es la energía debida a los enlaces que se establecen entre los átomos y demás partículas que forman una sustancia. Energía nuclear Es la energía que emiten los átomos cuando sus núcleos se rompen (energía de fisión) o se unen (energía de fusión). Energía radiante Es la energía que se propaga mediante ondas electromagnéticas, como la luz. Son ejemplo de energía radiante la energía solar, las microondas, los rayos X, etc. ANTERIOR SALIR

Propiedades de la energía INICIO ESQUEMA INTERNET CLIC PARA CONTINUAR Propiedades de la energía La energía se transfiere La energía se puede almacenar y transportar La energía eléctrica se transporta por el tendido eléctrico. Una cocina transfiere energía térmica a la paellera. Las pilas almacenan energía. La energía se transforma Cuando la chica cae, su energía potencial se transforma en cinética. La energía se degrada Calor En los botes, parte de la energía se transforma en calor. Se degrada porque no puede ser utilizada de manera útil. La energía se conserva En cada transformación, la cantidad total de energía se conserva. ANTERIOR SALIR

INICIO ESQUEMA INTERNET CLIC PARA CONTINUAR ¿Qué es el trabajo? El trabajo es la energía que se transfiere de un cuerpo (o sistema) a otro por medio de una fuerza que provoca un desplazamiento. En el SI se mide en julios (J). El chico hace un gran esfuerzo con la mochila, pero no realiza ningún trabajo. El chico que arrastra la mochila, si realiza un trabajo, pues aplica una fuerza que provoca el desplazamiento de la mochila. Peso Desplazamiento Peso FX → F → F → FX → α α FX → W = F · x · cosα ANTERIOR SALIR

Wroz = F roz· x · cos 180º = - Froz· x INICIO ESQUEMA INTERNET CLIC PARA CONTINUAR La fuerza de rozamiento El trabajo de la fuerza de rozamiento siempre es negativo, pues la fuerza de rozamiento siempre se opone al movimiento. N → F → P → Froz → Wroz = F roz· x · cos 180º = - Froz· x ANTERIOR SALIR

El trabajo modifica la energía INICIO ESQUEMA INTERNET CLIC PARA CONTINUAR El trabajo modifica la energía Energía potencial Energía cinética Cuando sobre un cuerpo actúa una fuerza vertical que le hace desplazarse en esa misma dirección con velocidad constante, el trabajo desarrollado coincide con la variación de energía potencial que experimenta el cuerpo. W=∆EP F → P → F F → P → h1 Cuando sobre un cuerpo actúa un fuerza que le provoca un desplazamiento en su misma dirección, el trabajo desarrollado coincide con la variación de energía cinética que experimenta el cuerpo. WF=∆EC h2 Energía mecánica Cuando sobre un cuerpo actúa una fuerza que provoca cambios en su velocidad y en su posición, el trabajo de esa fuerza es igual a la variación de energía mecánica que experimenta el cuerpo. WF=∆EM ANTERIOR SALIR

Potencia P = W F · x = t = F · v INICIO ESQUEMA INTERNET CLIC PARA CONTINUAR Potencia La potencia (Ρ) relaciona el trabajo realizado con el tiempo que se emplea en ello: Ρ = W / t ; Ρ = E / t ; En el SI la potencia se mide en vatios (W). Potencia y velocidad P = W F · x = t = F · v Potencias típicas de algunas máquinas. ANTERIOR SALIR

Las máquinas mecánicas INICIO ESQUEMA INTERNET CLIC PARA CONTINUAR Las máquinas mecánicas Las máquinas son dispositivos que transforman una energía o un trabajo en otro que resulte más provechoso. PALANCA PLANO INCLINADO F1 → F2 → F2 → F1 < F1 → h F2 → d1 d2 S2 S1 d1 d2 α Se llama rendimiento de una máquina (η) a la relación entre el trabajo útil que se obtiene y el trabajo aplicado o trabajo motor. ANTERIOR SALIR

Clasificación de las fuentes de energía INICIO ESQUEMA INTERNET CLIC PARA CONTINUAR Clasificación de las fuentes de energía Fuente de energía Renovable No renovable Limpia Contaminante Alternativa Convencional Geotérmica Biomasa Biocombustibles ANTERIOR SALIR

Aprovechamiento de los combustibles fósiles INICIO ESQUEMA INTERNET CLIC PARA CONTINUAR Aprovechamiento de los combustibles fósiles Salida de residuos gaseosos. 1 La energía obtenida en la combustión se emplea en calentar agua. 2 El vapor hace mover la turbina. Química 1 Térmica 2 Vapor de agua Cinética 3 Agua Eléctrica Entrada de combustible 3 El movimiento de la turbina se transmite a un generador que produce la corriente eléctrica. ANTERIOR SALIR

Aprovechamiento de la energía nuclear INICIO ESQUEMA INTERNET CLIC PARA CONTINUAR Aprovechamiento de la energía nuclear Moderador. Es un material cuya función es mantener la reacción en cadena 2 Turbinas. El agua se evapora y mueve las turbinas. Química 1 Térmica 2 Cinética 3 Eléctrica 3 Generador. El movimiento de la turbina se transmite a un generador que produce la corriente eléctrica Combustible. Suele ser óxido de uranio. 1 Núcleo del reactor. Es la zona donde se encuentra el combustible. ANTERIOR SALIR

Aprovechamiento de la energía hidráulica INICIO ESQUEMA INTERNET CLIC PARA CONTINUAR Aprovechamiento de la energía hidráulica 1 Embalse. Se construye en la parte superior del río. Potencial 1 Cinética 2 Eléctrica El generador transforma esta energía mecánica en electricidad de bajo voltaje. 2 Turbina. Gira debido al paso del agua ANTERIOR SALIR

Aprovechamiento de la energía eólica INICIO ESQUEMA INTERNET CLIC PARA CONTINUAR Aprovechamiento de la energía eólica 1 El generador es el dispositivo que transforma el movimiento de giro del multiplicador (a alta velocidad) en electricidad. El rotor es el elemento que convierte la energía del viento en energía mecánica. Cinética 1 Eléctrica ANTERIOR SALIR

Aprovechamiento de la energía solar térmica INICIO ESQUEMA INTERNET CLIC PARA CONTINUAR Aprovechamiento de la energía solar térmica 2 El vapor mueve la turbina. 1 Los heliostatos. Concentran la radiación solar sobre una tubería. Radiante 1 Térmica 2 Eléctrica La turbina está conectada a un generador que transforma la energía mecánica en electricidad a bajo voltaje. ANTERIOR SALIR

Aprovechamiento de la energía solar fotovoltaica INICIO ESQUEMA INTERNET CLIC PARA CONTINUAR Aprovechamiento de la energía solar fotovoltaica 1 Los rayos solares inciden perpendicularmente sobre el panel solar y producen un efecto fotoeléctrico. La luz incide sobre los electrones del panel y los pone en movimiento: se genera corriente eléctrica. Radiante 1 Eléctrica El silicio es el principal componente de los paneles solares fotovoltaicos. ANTERIOR SALIR

INICIO ESQUEMA INTERNET CLIC PARA CONTINUAR Ciclo de la energía Las células fotoeléctricas transforman la luz en electricidad. Los rayos solares calientan la atmósfera y evaporan mares y ríos. Las plantas alimentan a animales y personas. Fotosíntesis Los rayos solares calientan la atmósfera y producen los vientos Los animales alimentan a las personas. Los restos fósiles de algunos animales marinos forman petróleo. Lluvias Los restos fósiles de plantas forman carbón mineral. Las centrales eólicas aprovechan la energía del viento para producir electricidad. Utilización de carbón en las fábricas Fabricación de pilas Utilización de petróleo en las fábricas Los vehículos funcionan con derivados del petróleo. Las pilas producen electricidad. Utilización de petróleo en las centrales térmicas El agua de las presas mueve los generadores y se obtiene energía eléctrica. Las centrales térmicas producen electricidad a partir de un combustible. ANTERIOR SALIR

Consumo de energía a lo largo de la historia INICIO ESQUEMA INTERNET CLIC PARA CONTINUAR Consumo de energía a lo largo de la historia Hombre actual Alimento Uso doméstico y servicios Hombre industrial (XVIII - primera mitad del XX) Industria y agricultura Transporte Hombre preindustrial (hasta el siglo XVIII) Hombre agricultor y sedentario (10000 a.C.) Uso del arco y del fuego (40000 a.C.) Homo sapiens (150000 a.C.) ANTERIOR SALIR

Producción de energía en Europa INICIO ESQUEMA INTERNET CLIC PARA CONTINUAR Producción de energía en Europa % 5 10 15 20 25 30 35 40 30,3 % 25,2 % 19,6 % 12,1 % 12,8 % Energía nuclear Petróleo y derivados Gas natural Energías renovables Carbón ANTERIOR SALIR

Producción de energía en España INICIO ESQUEMA INTERNET CLIC PARA CONTINUAR Producción de energía en España Año 2006 Carbón Otras renovables Petróleo 19,5% 23,9% 0,4% Gas natural 0,2% Hidráulica 16,9% 49,0% Nuclear ANTERIOR SALIR

Consumo de energía en España INICIO ESQUEMA INTERNET CLIC PARA CONTINUAR Consumo de energía en España Carbón Energías renovables Año 2006 Petróleo y derivados 3,9% 2,1% Electricidad 20,4% 57,8% 15,8% Gas ANTERIOR SALIR

Trabajo, potencia y energía INICIO ESQUEMA INTERNET Enlaces de interés Energía IR A ESTA WEB Trabajo, potencia y energía IR A ESTA WEB ANTERIOR SALIR