Termodinamica Energia Y Ambiente

1.9. ENERGIA Y AMBIENTE

Concepto de energía

El hombre, desde su existencia, ha necesitado la energía para sobrevivir. Pero… ¿qué es? ¿Por qué tiene tanta importancia la energía? ¿Por qué es importante el ahorro energético?

La energía es la capacidad de los cuerpos para realizar un trabajo y producir cambios en ellos mismos o en otros cuerpos. Es decir, la energía es la capacidad de hacer funcionar las cosas.

La unidad de medida que utilizamos para cuantificar la energía es el Joule (J).

Tipos de energía

La energía se manifiesta de diferentes maneras, recibiendo así diferentes denominaciones según las acciones y los cambios que puede provocar. Encontramos los siguientes tipos de energía:

Energía mecánica

La energía mecánica relacionada con la posición y el movimiento del cuerpo, y que se divide en estas dos formas:

Energía cinética, que se manifiesta cuando los cuerpos se mueven. Es decir, es la energía asociada a la velocidad de cada cuerpo. Se calcula con la fórmula:

o E c= ½ m • v 2

o Donde m es la masa (Kg), v la velocidad (m/s) y E c la energía cinética (J=Kg•m 2 /s 2 )

Energía potencial, que hace referencia a la posición que ocupa una masa en el espacio. Su fórmula es:

o E p= m • g • h

o Donde m es la masa (Kg), g la gravedad de la Tierra (9,81 m/s 2 ), h= la altura (m) y E p la energía potencial (J=Kg•m 2 /s 2 ).

La energía mecánica es la suma de la energía cinética y la energía potencial de un cuerpo. Su fórmula es:

• E m = E p + E c

• Donde E m es la energía mecánica (J), E p la energía potencial (J) y E c la energía cinética (J).

Energía interna

La energía interna se manifiesta a partir de la temperatura. Cuanto más caliente esté un cuerpo, más energía tendrá.

Energía eléctrica

La energía eléctrica está relacionada con la corriente eléctrica. Es decir, en un circuito en el que cada extremo tiene una diferencia de potencial diferente.

Energía térmica

Se asocia con la cantidad de energía que pasa de un cuerpo caliente a otro más frío manifestándose mediante el calor.

Energía electromagnética

Esta energía se atribuye a la presencia de un campo electromagnético.

Las radiaciones que provoca el Sol son un ejemplo de ondas electromagnéticas que se manifiestan en forma de luz, radiación infrarroja u ondas de radio.

Energía química

La energía química se manifiesta en determinadas reacciones químicas.

La energía nuclear

Ésta se produce cuando los núcleos de los átomos se rompen (fisión) o se unen (fusión).

Propiedades de la energía

La energía tiene 4 propiedades básicas:

• Se transforma. La energía no se crea, sino que se transforma, siendo durante esta transformación cuando se ponen de manifiesto las diferentes formas de energía.

• Se conserva. Al final de cualquier proceso de transformación energética nunca puede haber más o menos energía que la que había al principio, siempre se mantiene. La energía no se destruye.

• Se transfiere. La energía pasa de un cuerpo a otro en forma de calor, ondas o trabajo.

• Se degrada. Solo una parte de la energía transformada es capaz de producir trabajo y la otra se pierde en forma de calor o ruido (vibraciones mecánicas no deseadas).

Transferencia de energía

Hay tres formas de transferir energía de un cuerpo a otro:

Trabajo

Cuando se realiza un trabajo se pasa energía a un cuerpo que cambia de una posición a otra.

Por ejemplo, si en casa desplazamos una caja, estamos realizando un trabajo para que su posición varíe.

Ondas

Las ondas son la propagación de perturbaciones de ciertas características, como el campo eléctrico, el magnetismo la presión, y que se propagan a través del espacio transmitiendo energía.

Calor

Es un tipo de energía que se manifiesta cuando se transfiere energía de un cuerpo caliente a otro cuerpo más frío. Sin embargo, no siempre viaja de la misma manera, existiendo tres formas diferentes de transferencia energética:

• Conducción: cuando se calienta un extremo de un material, sus partículas vibran y chocan con las partículas vecinas, transmitiéndoles parte de su energía.

• Radiación: el calor se propaga a través de ondas de radiación infrarroja (ondas que se propagan a través del vacío y a la velocidad de la luz).

• Convección: que es propia de fluidos (líquidos o gaseosos) en movimiento.

Primera Ley de la Termodinamica

Esta ley se expresa como:

Eint = Q - W

Cambio en la energía interna en el sistema = Calor agregado (Q) - Trabajo efectuado por el sistema (W)

Notar que el signo menos en el lado derecho de la ecuación se debe justamente a que W se define como el trabajo efectuado por el sistema.

Para entender esta ley, es útil imaginar un gas encerrado en un cilindro, una de cuyas tapas es un émbolo móvil y que mediante un mechero podemos agregarle calor. El cambio en la energía

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