FÍSICA Y QUÍMICA 4.º ESO Trabajo y energía Trabajo y energía INICIO ESQUEMA INTERNET SALIRANTERIOR 5 PARA EMPEZAR ESQUEMA INTERNET.

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1 FÍSICA Y QUÍMICA 4.º ESO Trabajo y energía Trabajo y energía INICIO ESQUEMA INTERNET SALIRANTERIOR 5 PARA EMPEZAR ESQUEMA INTERNET

2 FÍSICA Y QUÍMICA 4.º ESO Trabajo y energía Esquema de contenidos SALIRANTERIOR ESQUEMA INTERNET INICIO La energía Tipos de energía Propiedades de la energía La fuerza de rozamiento ¿Qué es el trabajo? El trabajo El trabajo modifica la energía Potencia Las máquinas mecánicas Fuentes de energía Clasificación de las fuentes de energía Aprovechamiento de los combustibles fósiles Aprovechamiento de la energía nucleaAprovechamiento de la energía nuclear Aprovechamiento de la energía hidráulica Aprovechamiento de la energía eólica Aprovechamiento de la energía solar térmica Aprovechamiento de la energía solar fotovoltaica Ciclo de la energía Consumo de energía a lo largo de la historia Producción de energía en Europa Producción de energía en España Consumo de energía en España

3 FÍSICA Y QUÍMICA 4.º ESO Trabajo y energía Para empezar, experimenta y piensa SALIRANTERIORCLIC PARA CONTINUAR ESQUEMA INTERNET INICIO Energía potencialEnergía cinética Dejamos caer dos bolas, una de hierro y otra de madera desde la misma altura. Arcilla blanda Las bolas caen a la vez. Si con un cuentagotas vamos rellenando de agua las huellas de cada impacto… A Dejamos caer la bola desde la posición A. ¿Destruirá la construcción? ¿Qué huella contendrá más gotas?

4 FÍSICA Y QUÍMICA 4.º ESO Trabajo y energía Tipos de energía ESQUEMA INTERNET SALIRANTERIORCLIC PARA CONTINUAR INICIO 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 cinética (E C ). 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): E C =1/2 m·v 2 Energía potencial (E P ). 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). E P = 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): E E = 1/2 k·x 2 Es la energía que se transfiere cuando se ponen en contacto dos cuerpos que están a distinta temperatura. Es la energía debida a los enlaces que se establecen entre los átomos y demás partículas que forman una sustancia. Es la energía que emiten los átomos cuando sus núcleos se rompen (energía de fisión) o se unen (energía de fusión). 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. Energía térmicaEnergía químicaEnergía nuclearEnergía radiante 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. E M = E C + E P

5 FÍSICA Y QUÍMICA 4.º ESO Trabajo y energía Propiedades de la energía ESQUEMA INTERNET SALIRANTERIORCLIC PARA CONTINUAR INICIO La energía se transfiere La energía se transforma La energía se conserva 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 puede almacenar y transportar Una cocina transfiere energía térmica a la paellera. Las pilas almacenan energía. La energía se degrada La energía eléctrica se transporta por el tendido eléctrico. Cuando la chica cae, su energía potencial se transforma en cinética. En cada transformación, la cantidad total de energía se conserva.

6 FÍSICA Y QUÍMICA 4.º ESO Trabajo y energía ¿Qué es el trabajo? ESQUEMA INTERNET SALIRANTERIORCLIC PARA CONTINUAR INICIO 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. Desplazamiento Peso α α FXFX → F → F → FXFX → FXFX → W = F ·  x · cosα

7 FÍSICA Y QUÍMICA 4.º ESO Trabajo y energía La fuerza de rozamiento ESQUEMA INTERNET SALIRANTERIORCLIC PARA CONTINUAR INICIO El trabajo de la fuerza de rozamiento siempre es negativo, pues la fuerza de rozamiento siempre se opone al movimiento. W roz = F roz ·  x · cos 180º = - F roz ·  x F → F roz → P → N →

8 FÍSICA Y QUÍMICA 4.º ESO Trabajo y energía El trabajo modifica la energía ESQUEMA INTERNET SALIRANTERIORCLIC PARA CONTINUAR INICIO 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=∆E P 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=∆E C 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=∆E M F → P → F → h2h2 h1h1 Energía cinética Energía potencial Energía mecánica P → F →

9 FÍSICA Y QUÍMICA 4.º ESO Trabajo y energía Potencia ESQUEMA INTERNET SALIRANTERIORCLIC PARA CONTINUAR INICIO 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 = tt = F · v Potencias típicas de algunas máquinas.

10 FÍSICA Y QUÍMICA 4.º ESO Trabajo y energía Las máquinas mecánicas ESQUEMA INTERNET SALIRANTERIORCLIC PARA CONTINUAR INICIO α α S2S2 S1S1 d1d1 d2d2 Las máquinas son dispositivos que transforman una energía o un trabajo en otro que resulte más provechoso. PALANCAPLANO INCLINADO F1F1 → F2F2 → hh d1d1 d2d2 F1F1 → F2F2 → F2F2 → F1F1 → < Se llama rendimiento de una máquina ( η ) a la relación entre el trabajo útil que se obtiene y el trabajo aplicado o trabajo motor.

11 FÍSICA Y QUÍMICA 4.º ESO Trabajo y energía Clasificación de las fuentes de energía ESQUEMA INTERNET SALIRANTERIORCLIC PARA CONTINUAR INICIO RenovableContaminanteLimpiaConvencionalAlternativaNo renovable Geotérmica Biomasa Biocombustibles Fuente de energía

12 FÍSICA Y QUÍMICA 4.º ESO Trabajo y energía Aprovechamiento de los combustibles fósiles ESQUEMA INTERNET SALIRANTERIORCLIC PARA CONTINUAR INICIO Eléctrica Entrada de combustible La energía obtenida en la combustión se emplea en calentar agua. Salida de residuos gaseosos. 1 Química 1 2 Térmica 2 3 Cinética 3 El vapor hace mover la turbina. El movimiento de la turbina se transmite a un generador que produce la corriente eléctrica. Vapor de agua Agua

13 FÍSICA Y QUÍMICA 4.º ESO Trabajo y energía ESQUEMA INTERNET SALIRANTERIORCLIC PARA CONTINUAR INICIO Aprovechamiento de la energía nuclear Núcleo del reactor. Es la zona donde se encuentra el combustible. 1 Combustible. Suele ser óxido de uranio. Moderador. Es un material cuya función es mantener la reacción en cadena Turbinas. El agua se evapora y mueve las turbinas. 2 3Generador. El movimiento de la turbina se transmite a un generador que produce la corriente eléctrica EléctricaQuímica 1 Térmica 2 Cinética 3

14 FÍSICA Y QUÍMICA 4.º ESO Trabajo y energía ESQUEMA INTERNET SALIRANTERIORCLIC PARA CONTINUAR INICIO Aprovechamiento de la energía hidráulica EléctricaPotencial 1 Cinética 2 Embalse. Se construye en la parte superior del río. 1 Turbina. Gira debido al paso del agua 2 El generador transforma esta energía mecánica en electricidad de bajo voltaje.

15 FÍSICA Y QUÍMICA 4.º ESO Trabajo y energía ESQUEMA INTERNET SALIRANTERIORCLIC PARA CONTINUAR INICIO Aprovechamiento de la energía eólica Eléctrica Cinética 1 El generador es el dispositivo que transforma el movimiento de giro del multiplicador (a alta velocidad) en electricidad. 1 El rotor es el elemento que convierte la energía del viento en energía mecánica.

16 FÍSICA Y QUÍMICA 4.º ESO Trabajo y energía ESQUEMA INTERNET SALIRANTERIORCLIC PARA CONTINUAR INICIO Aprovechamiento de la energía solar térmica EléctricaRadiante 1 Térmica 2 Los heliostatos. Concentran la radiación solar sobre una tubería. 1 El vapor mueve la turbina. 2 La turbina está conectada a un generador que transforma la energía mecánica en electricidad a bajo voltaje.

17 FÍSICA Y QUÍMICA 4.º ESO Trabajo y energía ESQUEMA INTERNET SALIRANTERIORCLIC PARA CONTINUAR INICIO Aprovechamiento de la energía solar fotovoltaica EléctricaRadiante 1 El silicio es el principal componente de los paneles solares fotovoltaicos. 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. 1

18 FÍSICA Y QUÍMICA 4.º ESO Trabajo y energía Ciclo de la energía ESQUEMA INTERNET SALIRANTERIORCLIC PARA CONTINUAR INICIO Los vehículos funcionan con derivados del petróleo. Los restos fósiles de algunos animales marinos forman petróleo. Las células fotoeléctricas transforman la luz en electricidad. Las plantas alimentan a animales y personas. Los animales alimentan a las personas. Fotosíntesis Los restos fósiles de plantas forman carbón mineral. Los rayos solares calientan la atmósfera y evaporan mares y ríos. Lluvias El agua de las presas mueve los generadores y se obtiene energía eléctrica. Las centrales térmicas producen electricidad a partir de un combustible. Fabricación de pilas Las pilas producen electricidad. Utilización de carbón en las fábricas Utilización de petróleo en las fábricas Utilización de petróleo en las centrales térmicas Los rayos solares calientan la atmósfera y producen los vientos Las centrales eólicas aprovechan la energía del viento para producir electricidad.

19 FÍSICA Y QUÍMICA 4.º ESO Trabajo y energía Consumo de energía a lo largo de la historia ESQUEMA INTERNET SALIRANTERIORCLIC PARA CONTINUAR INICIO Homo sapiens (150000 a.C.) Uso del arco y del fuego (40000 a.C.) Hombre agricultor y sedentario (10000 a.C.) Hombre preindustrial (hasta el siglo XVIII ) Hombre industrial ( XVIII - primera mitad del XX ) Hombre actual Alimento Uso doméstico y servicios Industria y agricultura Transporte

20 FÍSICA Y QUÍMICA 4.º ESO Trabajo y energía % 0 5 10 15 20 25 30 35 40 ESQUEMA INTERNET SALIRANTERIORCLIC PARA CONTINUAR INICIO Energía nuclearPetróleo y derivadosGas naturalEnergías renovablesCarbón 30,3 % 19,6 % 25,2 % 12,1 % 12,8 % Producción de energía en Europa

21 FÍSICA Y QUÍMICA 4.º ESO Trabajo y energía Producción de energía en España ESQUEMA INTERNET SALIRANTERIORCLIC PARA CONTINUAR INICIO Año 2006 Carbón Petróleo Gas natural Nuclear Hidráulica Otras renovables 19,5% 0,4% 0,2% 49,0% 16,9% 23,9%

22 FÍSICA Y QUÍMICA 4.º ESO Trabajo y energía Consumo de energía en España ESQUEMA INTERNET SALIRANTERIORCLIC PARA CONTINUAR INICIO Año 2006 Carbón Petróleo y derivados Gas Electricidad 2,1% 57,8% 15,8% 20,4% 3,9% Energías renovables

23 FÍSICA Y QUÍMICA 4.º ESO Trabajo y energía Enlaces de interés ESQUEMA INTERNET SALIRANTERIOR INICIO Energía IR A ESTA WEB Trabajo, potencia y energía IR A ESTA WEB