ENERGIA.

ENERGIA

La energía es la capacidad de producir algún tipo de trabajo o poner algo en movimiento. Si bien el término puede definirse desde una variedad amplia de enfoques, lo cierto es que todos ellos guardan algún tipo de relación con la definición provista. La energía es un tópico de enorme relevancia para la actividad humana, en la medida en que permite el desarrollo de la vida en la tierra y sostiene la actividad económica.

La fuente de energía más importante para el hombre lo constituye el sol. Así es gracias a la luz solar que los vegetales pueden, a través de células especialmente diseñadas para esa tarea, tomar energía y producir su propio alimento que deriva en la producción de oxígeno. Así vistos los hechos, los vegetales también constituyen la primera fuente de energía de la ,cadena alimenticia en la medida en que sirven para nutrir a los herbívoros y desde allí a todo el resto de los seres vivos.

Para las actividades de producción de bienes y servicios también es importante el requerimiento de fuentes de energía. Es por ello que la explotación de recursos energéticos tiene una enorme importancia estratégica, porque es la base sobre la que se pone en funcionamiento toda la economía. Las principales fuentes de energía en este sentido lo constituyen los hidrocarburos, que son compuesto orgánicos que se conforman por hidrógeno y carbono; así, el gas natural y el petróleo son indispensables para que la actividad humana se desarrolle en nuestros días.

FUENTES DE ENERGIA

Las Fuentes de energía son elaboraciones naturales más o menos complejas de las que el ser humano puede extraer energía para realizar un determinado trabajo u obtener alguna utilidad. Por ejemplo el viento, el agua, el sol, entre otros.

Desde la prehistoria, cuando la humanidad descubrió el fuego para calentarse y asar los alimentos, pasando por la Edad Media en la que construía molinos de viento para moler eltrigo, hasta la época moderna en la que se puede obtener energía eléctrica fisionando el átomo, el hombre ha buscado incesantemente fuentes de energía de las que sacar algún provecho para nuestros días, que han sido los combustibles fósiles; por un lado el carbón para alimentar las máquinas de vapor industriales y de tracción ferrocarril así como los hogares, y por otro, el petróleo y sus derivados en la industria y el transporte (principalmente el automóvil), si bien éstas convivieron con aprovechamientos a menor escala de laenergía eólica, hidráulica y la biomasa. Dicho modelo de desarrollo, sin embargo, está abocado al agotamiento de los recursos fósiles, sin posible reposición, pues serían necesarios períodos de millones de años para su formación.

La búsqueda de fuentes de energía inagotables y el intento de los países industrializados de fortalecer sus economías nacionales reduciendo su dependencia de los combustibles fósiles, concentrados en territorios extranjeros tras la explotación y casi agotamiento de los recursos propios, les llevó a la adopción de la energía nuclear y en aquellos con suficientes recursos hídricos, al aprovechamiento hidráulico intensivo de sus cursos de agua.

LEYES DE LA TERMODINAMICA

Primera ley de la termodinámica

También conocida como principio de conservacion de energia para la termodinámica «en realidad el primer principio dice más que una ley de conservación», establece que si se realiza trabajo sobre un sistema o bien éste intercambia calor con otro, la enrgia del sistema cambiará. Visto de otra forma, esta ley permite definir el calor como la energía necesaria que debe intercambiar el sistema para compensar las diferencias entre trabajo y energía interna. Fue propuesta por Nicolas Leonard Sadi Carnot en 1824, en su obra Reflexiones sobre la potencia motriz del fuego y sobre las máquinas adecuadas para desarrollar esta potencia, en la que expuso los dos primeros principios de la termodinámica. Esta obra fue incomprendida por los científicos de su época, y más tarde fue utilizada por Rudolf Loreto Clausius y Lord Kelvin para formular, de una manera matemática, las bases de la termodinámica.

Segunda ley de la termodinámica

Esta ley cambia la dirección en la que deben llevarse a cabo los procesos termodinámicos y, por lo tanto, la imposibilidad de que ocurran en el sentido contrario (por ejemplo, que una mancha de tinta dispersada en el agua pueda volver a concentrarse en un pequeño volumen). También establece, en algunos casos, la imposibilidad de convertir completamente toda la energía de un tipo en otro sin pérdidas. De esta forma, la segunda ley impone restricciones para las transferencias de energía que hipotéticamente pudieran llevarse a cabo teniendo en cuenta sólo el primer principio. Esta ley apoya todo su contenido aceptando la existencia de una magnitud física llamada entropía, de tal manera que, para un sistema aislado (que no intercambia materia ni energía con su entorno), la variación de la entropía siempre debe ser mayor que cero.

Debido a esta ley también se tiene que el flujo espontáneo de calor siempre es unidireccional, desde los cuerpos de mayor temperatura hacia los de menor temperatura, hasta lograr un equilibrio térmico.

La aplicación más conocida es la de las máquinas térmicas, que obtienen trabajo mecánico mediante aporte de calor de una fuente o foco caliente, para ceder parte de este calor a la fuente o foco o sumidero frío. La diferencia entre los dos calores tiene su equivalente en el trabajo mecánico obtenido.

Tercera ley de la termodinámica

La tercera de las leyes de la termodinámica, propuesta por Walther Nernst, afirma que es imposible alcanzar una temperatura igual al cero absoluto mediante un número finito de procesos físicos. Puede formularse también como que a medida que un sistema dado se aproxima al cero absoluto, su entropía tiende a un valor constante específico. La entropía de los sólidos cristalinos puros puede considerarse cero bajo temperaturas iguales al cero absoluto. No es una noción exigida por la termodinámica clásica, así que es probablemente inapropiado tratarlo de «ley».

Es importante recordar que los principios o leyes de la termodinámica son sólo generalizaciones estadísticas, válidas siempre para los sistemas macroscópicos, pero inaplicables a nivel cuántico. El demonio de Maxwel lejemplifica cómo puede concebirse un sistema cuántico que rompa las leyes de la termodinámica.

Asimismo, cabe destacar que el primer principio, el de conservación de la energía, es la más sólida y universal de las leyes de la naturaleza descubiertas hasta ahora por las ciencias

ESPECTRO DE LA RADIACION SOLAR

Debido a los procesos involucrados en la transmisión de la energía desde el núcleo del sol, donde fue generada, hasta su superficie, la radiación solar presenta en realidad muy diversos niveles de intensidad. Simplificando el fenómeno al máximo, podríamos decir que algunas partículas energéticas logran atravesar las diferentes capas del sol sin colisionar demasiado con otras partículas y sin tantos procesos de absorción y conversión, por lo que al salir a la superficie dan lugar a radiaciones de elevada intensidad. Las que por el contrario sufren una gran cantidad de colisiones y transformaciones, perdiendo de esa manera gran parte de su energía, se convierten en radiación de baja intensidad. Entre ambos extremos se encuentran emisiones radiantes en todas las magnitudes posibles.

La intensidad de las distintas manifestaciones de la radiación solar se mide mediante dos parámetros básicos, los cuales guardan una relación inversamente proporcional entre sí: la longitud y la frecuencia de onda. Así, las radiaciones más potentes presentan las mayores frecuencias y las menores longitudes de onda, mientras que las más débiles se caracterizan por sus bajas frecuencias y amplias longitudes de onda. A partir de esos parámetros se ha establecido una clasificación, denominada espectro electromagnético, que define distintos rangos de radiación. El espectro electromagnético se suele representar mediante una banda continua que empieza con los rayos cósmicos, de muy alta frecuencia y pequeñísima longitud de onda, hasta las ondas de radiofrecuencia, de muy baja frecuencia y gran longitud de onda. En los siguientes párrafos se hace una breve descripción de los distintos tipos de radiación definidos por el espectro electromagnético.

Rayos cósmicos

Los rayos cósmicos, que representan la manifestación de energía más alta conocida hasta ahora, son un tipo de radiación denominada corpuscular, es decir, que en realidad no está conformada por ondas electromagnéticas sino por el flujo de partículas subatómicas (electrones, protones, neutrinos y núcleos atómicos, principalmente) que se desplazan en el espacio a velocidades cercanas a la de la luz. El sol emite rayos cósmicos relativamente débiles, generalmente asociados con fenómenos como las llamaradas solares, mientras que los rayos cósmicos de mayor energía se consideran provenientes del espacio exterior. Aun no existe certeza sobre los elementos o fenómenos estelares que generan estos últimos.

A pesar de su enorme carga energética (algunos de ellos podrían atravesar sin dificultad capas de plomo de varios metros de espesor) los rayos cósmicos tienen un efecto reducido en la tierra. Esto se debe en gran parte a su baja densidad, la cual es menor en la medida en que son más intensos. Sin embargo es importante señalar que la atmósfera terrestre también juega un papel fundamental en la absorción de

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