La energía y su transferencia

Introducción

La energía es un término muy
utilizado por personas alrededor del mundo, la energía
tanto solar como eléctrica son necesarias para la vida
diaria, las cuales provienen de determinadas fuentes y se pueden
transferir mediante determinados procesos, la cual satisface a
las necesidades de nuestra sociedad. En el transcurso de los
siglos, casi toda la energía utilizada por la humanidad se
ha originado a partir de la radiación solar llegada a
nuestro planeta. Un 96% de las necesidades energéticas del
hombre han quedado satisfechas por la combustión de
carburantes fósiles que representan energía
química almacenada biológicamente durante la larga
vida de la tierra.

Desarrollo

Fuentes de
Energía

Entre las principales fuentes de energía en la
naturaleza podemos encontrar las siguientes:

• La energía eólica: Esta referida a la
  que proporciona el viento, la cual es usada para hacer girar
  molinos especiales acoplados a un generador que produce
  energía eléctrica y sirve para el bombeo
  hidráulico en los campos.

• La energía solar: proveniente del sol hace
  posible el crecimiento de las plantas, las cuales pueden
  realizar el proceso de la fotosíntesis. Las celdas
  solares son dispositivos capaces de transformar la
  energía solar en energía eléctrica.
  Ellas tienen gran uso en los satélites artificiales
  con el objetivo de cargar las baterías
  químicas, con las cuales se satisfacen las necesidades
  de electricidad.

• La energía atómica: Es la
  energía proveniente de los núcleos de los
  átomos, energía que es liberada cuando se
  bombardea un átomo de uranio con neutrones. Esto trae
  como consecuencia que los átomos se desintegren,
  liberando una cantidad enorme de energía.

• La energía química: Es la
  energía proveniente de las reacciones químicas
  que se llevan a cabo en el carbón, la gasolina y las
  pilas, convirtiéndose en otras formas de
  energía.

• La energía de la biomasa: Es la
  energía liberada en el proceso de
  descomposición de los desechos orgánicos, los
  cuales liberan energía en forma de gases.

• La energía térmica: Es la
  energía originada por el movimiento molecular de un
  cuerpo.

• La energía radiante: Es la energía de
  las ondas electromagnéticas, tales como las
  ultravioletas, luminosas, infrarrojas, de radio, micro-ondas,
  etc. La casi totalidad de la energía que recibimos del
  sol es una forma de energía radiante.

• La energía hidroeléctrica: consiste en
  dejar caer desde una gran altura una cantidad de agua sobre
  una turbina, haciendo que estas giren. Estas turbinas a su
  vez ponen en movimiento un generador capaz de producir
  electricidad.

Transferencia de energía:

Al calentar un cuerpo, evidentemente se
está gastando energía. Las partículas que
constituyen el cuerpo incrementan su actividad aumentando su
movimiento, con lo cual aumenta la energía de cada una de
ellas y, por tanto, la energía interna del
cuerpo.

Se sabe, que al poner en contacto dos
cuerpos, uno caliente y otro frio, el primero se enfría y
el segundo se calienta. Esta transferencia de energía
desde el primer cuerpo hasta el segundo cuerpo se lleva a cabo de
la siguiente manera: las partículas del cuerpo más
caliente, que se mueven más rápidamente por tener
más energía, chocan con las partículas del
segundo que se encuentra en la zona de contacto, aumentando su
movimiento, y por tanto su energía. El movimiento de estas
partículas se transmite rápidamente de las
restantes del cuerpo, aumentando la energía contenida en
el a costa de la energía que pierde en los choques las
partículas del primer cuerpo. Es necesario señalas
que la energía que se transfiere de un cuerpo a otro se
denomina calor.

Manifestaciones
de la energía

La energía, es un proceso de
transformación y transferencia, va manifestándose
de una forma a otra, originando así lo que hoy en
día constituye nuestro desarrollo científico y
tecnológico, comprendiéndose que ella
desempeña un papel primordial en la vida del
hombre.

Cuando encendemos la hornilla de la cocina de gas y
ponemos a calentar agua en un recipiente de metal, se lleva a
cabo el siguiente proceso: el combustible, que en este caso es el
gas, al quemarse libera energía interna que poseía
y la transforma en energía calórica que es
absorbida por el recipiente y éste por el proceso de
conducción la transmite al agua que hierve para luego
convertirse en vapor. Ese calor obtenido por el agua no es
más que la energía de las moléculas
contenidas en ella.

Se ha dicho y se dirá siempre que el sol es la
principal fuente de energía de la tierra, tanto es
así, que sin él sería casi imposible la
subsistencia en nuestro planeta.

Concepto de
energía

La energía es una propiedad o atributo de los
cuerpos o sistemas materiales en virtud de la cual estos son
capaces de transformarse, modificando su condición o
estado, así como actuar sobre otros, originando en ellos
procesos de transformación.

Energía y sociedad:

El termino energía, es probablemente, uno de los
vocablos propios de la física que más es
nombrado.

La crisis de la energía, el aprovechamiento de la
energía y las energías alternativas son expresiones
semejantes que están de moda en la actualidad. Su
razón es, porque una sociedad industrial moderna es una
complicada maquina capaz de degradar energía de alta
calidad hasta verla convertida en calor residual.

El consumo de energía ha ido creciendo desde las
épocas antiguas hasta nuestros días a un ritmo
acelerado. Esta es la razón por la cual existe una gran
preocupación entre economistas, políticos y
ecologistas.

Análisis de la fórmula de
trabajo:

La ecuación del trabajo mecánico viene
dada por:

W = F.x.cos a

La función matemática coseno varía
entre 1 y -1 cuando la variación del ángulo es
entre 0º y 180º y tiene el valor (0) cuando el
ángulo es de 90º.

En base a este aspecto pueden presentarse los siguientes
casos:

Caso 1: cuando la fuerza aplicada es perpendicular al
desplazamiento

Si aplicamos la ecuación de trabajo y
hacemos

a = 90º se tendrá que:

W = F.x.cos 90º

W = F.x.a (cos 90º =0)

Cuando la fuerza aplicada es perpendicular al
desplazamiento el trabajo realizado es nulo.

Caso 2: cuando la fuerza aplicada tiene la misma
dirección del desplazamiento

Al aplicar la ecuación del trabajo y haciendo a =
0º se tendrá que:

W = F.x.cos 0º

W = F.x. 1 (cosº0 = 1)

W = F.x

Cuando la fuerza aplicada tiene la misma
dirección del desplazamiento el trabajo realizado es
máximo.

Caso 3: cuando el ángulo está
comprendido entre 0º y 90º

En este caso el cos a es positivo y como
consecuencia el trabajo será positivo. Esto indica que la
fuerza F aplicada tiene una componente en la misma
dirección y sentido del desplazamiento.

Caso 4: cuando el ángulo está
comprendido entre 90º y 180º

En este caso el cos a es negativo y como consecuencia el
trabajo será negativo. Esto significa que la fuerza F
aplicada tiene una componente en la misma dirección del
desplazamiento pero en sentido opuesto.

Unidades de trabajo mecánico

Dimensionalmente, un trabajo es el producto de una
fuerza por una longitud. De esa forma su unidad se define como el
trabajo que realiza la unidad de fuerza al desplazar su punto de
aplicación una unidad de longitud en la misma
dirección de la fuerza.

Cada una de las unidades de trabajo las podemos definir
así:

• Un ergio es el trabajo realizado por la fuerza de
  una dina cuando el cuerpo al cual esta aplicada se desplaza
  un centímetro en su misma dirección y
  sentido.

• Un joule es el trabajo realizado por la fuerza de un
  newton cuando el cuerpo al cual esta aplicada se desplaza un
  metro en su misma dirección y sentido.

• Un kilopondímetro es el trabajo realizado por
  la fuerza de un kilopondio cuando el cuerpo al cual esta
  aplicada se desplaza un metro en su misma dirección y
  sentido.

Equivalencias entre unidades de trabajo
mecánico

Entre joules y ergios:

Partimos de un joule el cual descomponemos
así:

1 joule = 1 newton.1m

= 105 dinas.102 cm

= 107 ergios

1 joule = 107 ergios

Entre Kgm y joules:

1Kgm = 1Kp.1 m

= 9,8 newton.1 m

= 9,8 newton.m

1Kgm = 9,8 joules

Así se puede demostrar de una manera más
sencilla.

Potencia Mecánica:

La potencia mecánica es el trabajo
mecánico realizado en cada unidad de tiempo.

Unidades de potencia mecánica

Como la potencia es la relación entre el trabajo
realizado y el tiempo empleado, se tendrá que una unidad
de potencia será el cociente entre una unidad de trabajo y
una unidad de tiempo.

• Un vatio (W) es la potencia desarrollada cuando se
  realiza el trabajo de un joule en cada segundo.

• El kilovatio hora (Kwh) es el trabajo realizado
  cuando se desarrolla la potencia de un kilovatio en una
  hora.

Energía
mecánica

La energía mecánica es la capacidad que
tienen los cuerpos o los sistemas para realizar un
trabajo.

Energía cinética

La energía cinética es la capacidad que
tienen los cuerpos de realizar un trabajo en virtud de su
movimiento.

Diferencias entre la energía cinética y
la cantidad de movimiento

A pesar que la cantidad de movimiento y la
energía cinética tiene similitud en cuanto a su
dependencia de la masa y la velocidad, es necesario aclarar sus
diferencias:

• 1. Mientras la energía cinética
  está en función del cuadrado de la velocidad,
  la cantidad de movimiento está dada en función
  de la velocidad.

• 2. La energía cinética es una
  magnitud escalar, independientemente de la dirección
  de la velocidad, la cantidad de movimiento en una magnitud
  vectorial que depende de la dirección de la
  velocidad.

• 3. Como la masa es positiva y el cuadrado de la
  velocidad siempre es positivo la energía
  cinética siempre será positiva, en cambio la
  cantidad de movimiento puede ser positivo o negativo, pues
  depende de la dirección de la velocidad en un sistema
  de referencia.

Energía potencial

La energía potencial es la capacidad que posee un
cuerpo para realizar un trabajo, por efecto de su posición
o configuración.

Fuerzas conservativas

Una fuerza es conservativa si el trabajo realizado entre
dos puntos depende solamente de la posición de esos puntos
y es independiente de la trayectoria seguida.

Fuerzas no conservativas

Una fuerza no es conservativa si el trabajo realizado
por dicha fuerza sobre un cuerpo que se mueve entre dichos puntos
depende de la trayectoria seguida.

Energía potencial gravitatoria

La energía potencial gravitatoria es la
energía asociada con la fuerza gravitatoria. Esta
dependerá de la altura relativa de un objeto a
algún punto de referencia, la masa, y la fuerza de la
gravedad.

Por ejemplo, si un libro apoyado en una mesa es elevado,
una fuerza externa estará actuando en contra de la fuerza
gravitacional. Si el libro cae, el mismo trabajo
que el empleado para levantarlo, será efectuado por la
fuerza gravitacional.

Energía potencial
elástica

La energía elástica o energía de
deformación es el aumento de energía
interna acumulado en el interior de un
sólido deformable como resultado del trabajo realizado
por las fuerzas que provocan la deformación.

• Potencial armónico (caso unidimensional),
  dada una partícula en un campo de fuerzas que responda
  a la ley
  de Hooke (F= -k|r|) siendo k la constante de dicho campo,
  su energía potencial será V = 1/2 K
  |r|².

• Energía de deformación (caso lineal
  general), en este caso la función escalar que da el
  campo de tensiones es la energía libre de Helmholtz
  por unidad de volumen f que representa la energía
  de deformación.

• Energía de deformación (caso no-lineal
  general), en el caso de materiales elásticos
  no-lineales la energía de deformación puede
  definirse sólo en el caso de materiales
  hiperelásticos. Y en ese caso la energía
  elástica está estrechamente relacionada con el
  potencial hiperplástico a partir de la cual se deduce
  la ecuación
  constitutiva.

Principio de
conservación de la energía

La conservación de la energía es un
principio fundamental de gran importancia en la física. En
su forma general abarca a otras formas de energía,
además de las mecánicas potencial y
cinética.

Los cuerpos por si solos no poseen energía, pues,
si la tienen es porque la han adquirido de otros y no creadas por
ellos mismos. Ellos ceden la que tienen, diciéndose que la
pierden pero no será destruida.

De acuerdo a las observaciones se puede enunciar el
principio de la conservación de la energía
así:

La energía no se crea ni se destruye, solo puede
ser transformada de una forma a otra.

Análisis
sobre la energía

El termino energía es pronunciado por todo el
mundo y en toda persona ya que se ha planteado como tarea el
enfrentar la crisis energética y luchar por la
conservación de los recursos no renovables. Hoy en
día los distintos recursos energéticos apuntan,
junto a las energías convencionales como el carbón
o el petróleo, hacia dos nuevas fuentes fundamentales, la
energía nuclear y la energía solar; donde la
energía nuclear se encuentra en un estado de desarrollo
superior al de la energía solar, tomando en cuenta que la
energía nuclear está en un proceso de
explotación.

Conclusión

Al concluir este trabajo podemos observar
lo importante que es la energía en la sociedad,
también pudimos observar las diversas fuentes de
energía como lo pueden ser la energía
eólica, solar, atómica, química,
térmica, radiante entre otros, la energía nos puede
ayudar en diversas cosas desde darle energía a un molino
hasta darle energía a un hogar.

la energía también se le
puede proporcionar a un cuerpo móvil como lo es el ser
humano , al calentarse un cuerpo quiere decir que se está
gastando energía y es algo que podemos observar
también en el trabajo como lo es la transferencia de
energía

Bibliografía

• http://es.wikipedia.org/

Autor:

Anthony Medina

Danilo Romero

Inelimar Lastra

Ulismar Da`costa

Limer Petit

República Bolivariana de
Venezuela

Ministerio del Poder Popular para la
Educación

Liceo Ezequiel Zamora

Puerto Cumarebo – Estado
Falcón.