Sociedad Peruana

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE ZACATECAS

“FRANCISCO GARCÍA SALINAS”

UNIDAD ACADÉMICA PREPARATORIA PROGRAMA IV

PROYECTO DE LA MATERIA CIENCIAS EXPERIMENTALES

“ENERGÍA METABÓLICA”

AUTORES: LUIS GERARDO MALDONADO CONTRERAS

ALEJANDRO RIVERA HUIZAR

JOSÉ GUADALUPE PÉREZ HERNANDEZ

GRUPO: 4° “R” 23 DE MAYO DEL 2014

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE ZACATECAS

“FRANCISCO GARCIA SALINAS”

UNIDAD ACADÉMICA PREPARATORIA PROGRAMA IV

PROYECTO DE LA MATERIA CIENCIAS EXPERIMENTALES

“ENERGÍA METABÓLICA”

AUTORES: LUIS GERARDO MALDONADO CONTRERAS

ALEJANDRO RIVERA HUIZAR

JOSÉ GUADALUPE PEREZ HERNANDEZ

ASESOR: SALVADOR ENRIQUE SALAZAR TRUJILLO

GRUPO: 4° “R” 29 DE MAYO DEL 2014

Índice.

Introducción……………………………………………………………………....5

Objetivos generales……………………………………………………………..6

Objetivos específicos…………………………………………………………....6

Introducción………………………………………………………………………7

Marco teórico……………………………………………………………………..8

Hipótesis…………………………………………………………………………14

Diseño experimental……………………………………………………………15

Resultados………………………………………………………………………17

Conclusiones……………………………………………………………………18

Bibliografía……………………………………………………………………...19

Anexos…………………………………………………………………………..21

Resumen.

La energía metabólica es aquella energía generada en un cuerpo, y en esta investigación nos hemos basado en la energía que se genera en una fruta, hemos intentado generar energía eléctrica para encender un foco, hacer funcionar una calculadora o cualquier objeto que utilice energía eléctrica solo utilizando un par de cables y unas frutas, la energía se genera dependiendo de la cantidad de agua contenida en esta fruta, es decir, mientras más agua tenga esta fruta, producirá más energía, y mientras menos agua tenga, menos energía.

También se logró genera esta energía con otras sustancias, como agua, refresco, bebidas energéticas y café. Con los cables a cada extremo del recipiente se pudo encender un foco que no necesita demasiada energía.

Nos dimos cuenta que se genera más energía con cítricos que con cualquier otra fruta, esto sucede porque son las frutas que contienes más agua, por tanto tienen una mejor conducción ante la electricidad, por lo cual genera más luz en un foco, o más energía para hacer funcionar un aparato eléctrico.

Introducción.

En esta investigación se intenta demostrar que hay energía que puede ser completamente limpia, sin ser dañina para el medio ambiente, en los últimos años se ha logrado generar energía solar sustentable, también energía eólica, y nosotros basamos nuestro trabajo en la energía metabólica, energía generada con cuerpos, cuerpos que posean energía propia que pueda ser utilizada para generar energía eléctrica.

El utilizar una fruta conectada a un circuito de cobre produce energía para ser considerada como una batería, una como las que utilizamos de manera frecuente y la mayoría del tiempo en nuestros hogares para hacer funcionar el control remoto de la televisión, o el control de algún videojuego. El dinero que gastamos para comprar una nueva batería que al agotar su energía se va a desechar y causar contaminación al ambiente, se podría utilizar para comprar una cable y un par de naranjas, de tal forma, que podrías utilizar la misma energía que una pila solo que no contaminarás el ambiente, ya que la fruta es biodegradable y al tirarla servirá como abono para la tierra y no como un contaminante.

Claro que este método de energía tiene sus desventajas, por ejemplo, el tener un circuito conectado e una fruta te ocupa bastante espacio y puede ser incomodo tener que armarlo y desarmarlo siempre que vaya a ser utilizado, sin embargo, el hacer un buen circuito con las frutas adecuadas que produzcan suficiente energía pudiera ahorrarte un poco de dinero en relación a que si compraras una pila.

Objetivos generales.

El objetivo principal de esta investigación es demostrar de una manera práctica que la energía metabólica es una manera práctica para generar electricidad de una forma menos contaminante y que pueda generar energía que sea menos costosa de generar y de obtener.

Objetivos específicos.

Uno de los objetivos secundarios es descubrir las razones y las reacciones químicas que suceden al interior de una fruta para que esta pueda generar energía, intentamos averiguar lo que pasa con el agua y el cobre por lo cual se produce electricidad.

Otro objetivo es saber cuál fruta es capaz de producir más energía, al utilizar un voltímetro poder saber que fruta genera más electricidad para que sea utilizada como una batería y pueda generar energía suficiente para mantener un objeto encendido.

Justificación.

La razón por la cual decidimos realizar esta investigación fue para demostrar que se puede obtener energía ecológica a base de frutas y otras fuentes alternas que dañan mínimamente al medio ambiente.

Nos basamos tanto en los conocimientos obtenidos anteriormente, como en los conocimientos que fuimos obteniendo a lo largo de la investigación.

Otra de nuestras razones fue divertirnos un poco experimentando con cables, electricidad, frutas, cítricos, y otros elementos que encontramos a nuestra disposición que nos pudieran servir para realizar nuestros experimentos y culminar con nuestra investigación de la materia de ciencias experimentales.

Marco teórico.

Puedes utilizar cítricos para iluminar un foco haciendo una batería de fruta. Las baterías de fruta son un proyecto ideal para ferias de ciencia para estudiantes de primaria y secundaria. Son divertidas, seguras y baratas. Aquí está la versión simple de cómo funcionan las baterías de fruta. Cuando pones dos metales diferentes en un líquido, estos generan electricidad. Los metales son llamados electrodos. El líquido se denomina electrolito. La cantidad de electricidad generada depende de cuán diferentes sean los metales a nivel atómico. El cobre, por ejemplo, tiene 29 electrones en cada uno de sus átomos; el Zinc tiene 30; el Oro tiene una gran cantidad con 79 electrones. Un limón o una toronja funcionan muy bien como un paquete autónomo de fluido y la acidez del jugo conduce la electricidad mejor que un líquido alcalino o neutro. Conecta los cables de luz de las bombillas a los electrodos y así tendrás una divertida demostración de cómo funciona la electricidad.

Para poder generar energía, debe existir una fuente de energía y un circuito completo. Al usar un cítrico para crear electricidad, rigen también estas reglas. En un experimento simple usando un cítrico, los componentes del circuito incluyen un limón u otra fruta, cable eléctrico, dos diferentes elementos metálicos y una pequeña bombilla. El limón actúa en este circuito como batería y como fuente de electricidad. Dos metales usados a menudo en esta demostración son el zinc y el cobre. El jugo ácido del limón disuelve pequeñas cantidades de estos dos metales y sus electrones reaccionan unos con otros. Los iones cargados negativamente fluyen por los cables, creando una corriente eléctrica. (La electricidad consiste en el movimiento de los electrones). Esta demostración consiste en un circuito cerrado, que permite a los electrones fluir desde la fuente de energía hasta regresar de nuevo, sin interrupciones.

A primera vista, este circuito parece carecer del componente indispensable como es la batería o fuente de energía. El limón, junto con el zinc y el cobre, se transforma en una batería. Una batería se compone de dos metales y un electrolito. Un electrolito es un líquido conductor; es aquí donde el jugo de limón ejerce su función. Una reacción química tiene lugar entre los metales dentro del cítrico. Esto crea un voltaje que impulsa a los electrones a través del circuito. Un error habitual es creer que el cítrico genera la electricidad. Lo que sucede es que el electrolito (el jugo del cítrico) combinado con el zinc y el cobre, hace de batería, la cual a su vez completa un circuito eléctrico.

Los cítricos, como las naranjas y los limones, son excelentes conductores de electricidad. No producen mucha energía por sí mismos, pero si utilizamos varios de ellos creando un circuito en serie, podemos producir suficiente electricidad como para encender una bombilla. Esto crea una batería de varias celdas, lo cual hace a la electricidad producida por el cítrico más potente y práctica.

Los cítricos no son la única fuente de electrolitos. Otras frutas jugosas, como las manzanas, pueden ser utilizadas. También la patata es un buen conductor eléctrico. El vinagre también es factible como conductor. Muchos utensilios de pequeño tamaño pueden recibir energía por medio de un circuito eléctrico que utilice cítricos, por ejemplo, las bombillas de linternas pequeñas. Los LED pueden recibir energía por medio de cítricos, ya que éstos requieren menos energía que las bombillas. También las calculadoras son instrumentos útiles que pueden proveerse de energía con este método.

La energía producida por los alimentos depende de las proteínas, glúcidos y lípidos que contiene. Los lípidos producen casi el doble de energía que los glúcidos o las proteínas.

El valor energético de un alimento puede expresarse en kilocalorías (Kcal) o en kilojulios (KJ). Esta última unidad es la recomendada actualmente.

Las frutas y las verduras producen electricidad al actuar como la porción de electrólitos de una pila. Los otros dos componentes de las baterías son el electrodo negativo llamado ánodo y el positivo llamado cátodo. Cualquier fruta o vegetal con jugo contiene almidón, azúcar y ácido que actúan como electrólitos de pila, habilitando la fruta o verdura cuando se juntan con dos electrodos opuestos (positivo y negativo) para crear voltaje o energía de batería. Las frutas y verduras favoritas para hacerlas pilas son los limones, las cebollas y las papas.

Algunas frutas y verduras pueden conducir electricidad, a menudo proporcionando una corriente lo suficientemente fuerte como para actuar como una batería. Los alimentos que producen electricidad son generalmente altos en acidez o potasio.

La acidez del jugo de los cítricos actúa como un electrolito que conduce la electricidad. Las frutas cítricas como las naranjas, toronjas, limas y limones tienen altos niveles de acidez. Un limón puede producir 7/10 de un voltio de electricidad. La energía eléctrica se incrementa a medida que se conectan más frutas.

La electricidad viaja a través de circuitos de iones. Estos iones provienen de muchas fuentes: sal, minerales, varios tipos de metal y de ácido. Los seres humanos aprovechan estos materiales conductores para impulsar las máquinas por baterías. La mayoría de las baterías son tubos metálicos simples llenos de potente ácido. Completan un circuito eléctrico dentro de las máquinas y las hacen funcionar. Puedes crear tu propia batería en casa con elementos de tu refrigerador. Muchas frutas y verduras contienen el ácido necesario para conducir la electricidad. Algunos de los experimentos sencillos incluyen el uso de productos para encender una bombilla. Este experimento es simple y entretenido y tiene algunas variaciones.

Las pilas almacenan energía química y transforman esta energía en electricidad. De esta manera, las pilas permiten que funcionen los aparatos y dispositivos electrónicos, tales como teléfonos móviles, reproductores de MP3 y linternas, entre muchos otros.

Existen dos tipos principales de pilas basadas en el tipo de electrolito que utilizan. Existe lo que llamamos celda húmeda, que hace uso de electrolitos líquidos en forma de solución. También existe lo que llamamos celda seca, que hace uso de electrolitos en forma de pasta. Actualmente, existen muchos tipos más de pilas en el mercado, tales como las celdas de carbono-zinc, las celdas alcalinas, las celdas de níquel-cadmio, las celdas de Edison y las celdas de mercurio.

Con manzanas, naranjas, limones, limas, patatas, pomelos o vinagre genera la electricidad suficiente para alimentar diferentes lámparas.

Sucede que los ácidos, los hidróxidos y las sales, disueltas en solución acuosa, se disocian en iones, formando una solución electrolítica. Estos electrolitos pueden ser fuertes (si se disocian totalmente, como el HCl) o débiles (los asidos orgánicos, por ejemplo)

cuando a esta solución electrolítica se le introducen dos electrodos, se produce una diferencia de potencial entre estos

haciendo que circule la energía. (Las diferentes cargas se acumulan cerca de cada uno de los electrodos)

Es una reacción de corrosión. El ácido de la fruta corroe el zinc. La reacción de corrosión es una reacción de oxidación, lo que implica que el zinc cede electrones, estos viajan hacia el cobre, esto es porque el zinc tiene un potencial de oxidación más alto que el cobre. El zinc termina formando sales con los ácidos de la fruta. Por tratarse de un movimiento de electrones, es una reacción electroquímica.

Por la forma en la que haces el experimento estás haciendo una pila. Si en vez del probador pusieras un foco, éste se encendería.

La reacción completa incluye la evolución de hidrógeno gaseoso. Esto se debe a que los protones del ácido de la fruta se reducen con los electrones que vienen del zinc y forman hidrógeno elemental.

El cobre funciona sólo como conductor, no se oxida en esas condiciones por tener un potencial de oxidación muy bajo

Las fuentes de energía son un misterio que la ciencia lleva años intentando adivinar. Si durante muchos años los minerales y fósiles se convirtieron en el principal motor de las energías del mundo con el paso del tiempo los elementos de la Tierra (Sol, agua, aire y fuego) han tomado un papel protagonista como caballos de batalla renovables para afrontar el complicado reto de las energías del futuro. Pero además, existen otro tipo de estudios, algo más alternativos y que abogan por conseguir electricidad a través de algunos alimentos como frutas y verduras. Su efectividad se ha demostrado alta y por eso ahora se busca su obtención mediante frutos baratos y disponibles en todo el mundo para que este tipo de energía se convierta en una alternativa real.

Algunas frutas y vegetales, sobre todo los cítricos contienes un líquido (electrolito) que es conductor de electricidad y por lo tanto se puede utilizar para completar un circuito eléctrico.

La carga eléctrica que se puede producir utilizando alimentos es pequeña pero suficiente para encender una calculadora u otros aparatos que requieren una cantidad pequeña de energía para funcionar.

En una pila se produce una reacción química, una reacción redo en la cual las cargas eléctricas circulan, van de un electrodo a otro.

Nosotros utilizamos electrodos de cobre y cinc. En el cinc se produce la oxidación: es el polo negativo de nuestra pila; en el cobre se produce la reducción: es el polo positivo.

Al elaborar una pila con un solo limón u otra fruta o refresco obtenemos un voltaje que varía entre 0,8 V y 1 V, según la sustancia utilizada. Este voltaje es insuficiente para hacer funcionar un reloj. Para ello, debemos conectar en serie tres frutas, que pueden ser iguales o no.

La única precaución que hay que tener es que los cables vayan del cobre al cinc, y que el polo negativo del reloj se conecte al cinc, y el positivo, al cobre. Los electrodos no deben estar en contacto.

Los electrolitos son aquellas sustancias que al disolverse en agua permiten el paso de la corriente eléctrica.

Uno de los electrolitos más empleados en la vida cotidiana es la sal común (cloruro de sodio NaCl). Al disolverse en agua la sal se disocia en los iones correspondientes (el catión sodio Na+ y el anión cloruro Cl-). Estos iones pueden moverse en el seno de la disolución, por lo que si en la misma introducimos los extremos de un circuito eléctrico, el movimiento de los iones permitirá el paso de la corriente eléctrica. Cuanto mayor sea la cantidad de sal disuelta más fácilmente podrá conducir la corriente eléctrica, pues aumentará la conductividad del medio acuoso.

Si se hiciera lo mismo sustituyendo la sal por azúcar se vería que la disolución resultante no es conductora, debido a que el azúcar no es un electrolito: al disolverse en agua no se disocia en iones sino que permanece como moléculas neutras.

Claro que sí, lamentablemente, la electricidad que se produce es poca, y no es la solución a los problemas energéticos del mundo, salvo que tuviéramos a nuestra disposición billones y billones de limones para conectarlos en serie (además no sería muy práctico ni transportable).

El principio con el que se produce la electricidad con los limones es mediante la oxidación (proceso por el cual un compuesto cede electrones, y su flujo como sabes es lo que llamamos electricidad) en el ánodo (usualmente zinc para el experimento), y la reducción en el cátodo (cobre). El limón es especialmente indicado por ser bastante "ácido".

Hipótesis.

En nuestra investigación demostraremos como poder generar energía eléctrica a base de frutas sin utilizar ningún tipo de fuente de energía externa. Con pruebas, demostraremos cual es la cantidad de energía que producen las frutas, también dependiendo tanto del grado de azúcar que contiene la fruta, como también dependiendo del grado de acidez.

Basados en nuestras investigaciones acerca del tema, daremos a conocer cuáles son las causas por las cuales se puede generar energía en base con la fruta.

Además veremos cómo influye el agua en la producción de energía metabólica. Veremos si las frutas más jugosas son las que producen mayor cantidad de energía o si las que tiene menor proporción de agua son las que generan más.

Mostraremos si los minerales apoyan en mayor o menor parte a la producción de energía, ¿cómo haremos esto?, agregando una pequeña proporción de sal a cada una de las frutas, observaremos si la sal aumenta la producción de energía, y explicaremos por qué también en base a los conocimientos obtenidos anteriormente.

Diseño experimental.

Para poder generar energía metabólica necesitamos adquirir:

• Distintas frutas, como, manzanas, limones, naranjas, fresas, sandias y utilizamos una verdura que fue una papa.

• Distintas bebidas, como, agua, café, refresco, bebidas energéticas.

• Un par de cables de cobre.

• Una moneda de cobre.

• Un foco.

Los pasos que seguimos fueron:

1. Se conectaron los cables de un extremo al foco y el otro al interior de las diversas frutas o bebidas.

2. Se observó la reacción del foco.

3. Se calculó la energía que esta generaba el volteos.

4. Se hizo jugo de las frutas utilizadas.

5. Se colocaron los cables al jugo.

6. Se observó el foco y se calculó la energía producida.

Frutas Energía Natural (Volts)

Manzana 0.1

Limón 0.2

Mango 0.8

Naranja 0.3

Papa 0.5

Frutas

Energía Producida (Volts)

Manzana 0.27

Limón 0.13

Mango 0.10

Naranja

0.11

Papa 0.6

Frutas con cobre y aluminio Energía Producida (Volts)

Manzana 0.25

Limón 0.23

Mango 0.11

Naranja

0.15

Papa 0.7

Frutas en jugo Energía Producida (Volts)

Manzana 0.6

Limón 0.11

Mango 0.9

Naranja

0.17

Papa 0.4

Resultados.

Logramos descubrir cuál es la energía que produce cada fruta.

Se logró producir energía a base de frutas dando a conocer que es posible generarla sin necesidad de utilizar otra fuente externa.

Se llegó a generar energía con diferentes tipos de frutas como lo son:

- Papa.

- Manzana.

- Limón.

- Naranja.

- Mango.

Nos dimos cuenta de que la energía metabólica es un método de producir energía sustentable de una manera ecológica sin dañar al ambiente, y que se pueden utilizar las frutas como una pila de poca energía pero que puede mantener aparatos encendidos.

Conclusiones.

- El agua de las frutas es la que produce que las frutas generen energía, ya que el agua es conductor de electricidad.

- Se llegó a la conclusión de que las frutas ácidas producen mayor cantidad de energía que las frutas dulces. Con frutas ácidas me refiero al limón y la naranja, es decir, las frutas cítricas.

- Observamos que producen mayor cantidad de energía cuando tuvimos que exprimirlas usando jugo, que cuando están enteras.

- Vimos que al usar cable y aluminio al interior de la fruta se produce más energía que usando solo la fruta.

- Aprendimos que la energía se genera gracias a que las frutas contienen una sustancia llamada electrolito que es conductora de electricidad junto con el agua.

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