LA ENERGÍA

Energía es una propiedad de los sistemas materiales que les permite experimentar y producir cambios.

Tipos de energía:
Energía mecánica: es la energía que se debe a la posición y al movimiento de un cuerpo, por lo tanto, es la suma de las energías potencial y cinética de un sistema mecánico. Expresa la capacidad que poseen los cuerpos con masa de efectuar un trabajo.
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Energía cinética de un cuerpo es aquella energía que posee debido a su movimiento. Se define como el trabajo necesario para acelerar un cuerpo de una masa determinada desde el reposo hasta la velocidad indicada. Una vez conseguida esta energía durante la aceleración, el cuerpo mantiene su energía cinética salvo que cambie su velocidad. Para que el cuerpo regrese a su estado de reposo se requiere un trabajo negativo de la misma magnitud que su energía cinética. Suele abreviarse con letra Ec o Ek (a veces también T o K).
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Energía potencial elástica se introduce el concepto de un resorte ideal,que es aquel que se comporta como un cuerpo elástico, ejerciendo una fuerza en su proceso de deformación. Cuando un resorte ideal está estirado cierta longitud x (m), éste quiere volver a su longitud y forma original; es decir, cuando no está estirado. Para intentar lograrlo, el resorte ejerce una fuerza Fe definida por:
Fe = k*x
Donde k es la constante de fuerza del resorte, medido en N/m, y x es la deformación del resorte, medido en m.
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Energía térmica a la energía liberada en forma de calor. Puede ser obtenida de la naturaleza o del sol, mediante una reacción exotérmica, como la combustión de algún combustible; por una reacción núclear de fisión o de fusión; mediante energía eléctrica por efecto Joule o por efecto termoeléctrico; o por rozamiento, como residuo de otros procesos mecánicos o químicos. Asimismo, es posible aprovechar energía de la naturaleza que se encuentra en forma de energía térmica, como la energía geotérmica o la energía solar fotovoltaica.
La obtención de energía térmica implica un impacto ambiental. La combustión libera dióxido de carbono (CO2) y emisiones contaminantes. La tecnología actual en energía nuclear da lugar a residuos radioactivos que deben ser controlados. Además deben tenerse en cuenta la utilización de terreno de las plantas generadoras de energía y los riesgos de contaminación por accidentes en el uso de los materiales implicados, como los derrames de petróleo o de productos petroquímicos derivados.
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Energía eléctrica a la forma de energía resultante de la existencia de una diferencia de potencial entre dos puntos, lo que permite establecer una corriente eléctrica entre ambos —cuando se les coloca en contacto por medio de sistemas físicos y químicos por la facilidad para trabajar con magnitudes escalares, en comparación con las magnitudes vectoriales como la velocidad o la posición. Por ejemplo, en mecánica, se puede describir completamente la dinámica de un sistema en función de las energías cinética, potencial, que componen la energía mecánica, que en la mecánica newtoniana tiene la propiedad de conservarse, es decir, ser invariante en el tiempo.
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Energía química es una manifestación más de la energía. En concreto,es uno de los aspectos de la energía interna de un cuerpo y, aunquese encuentra siempre en la materia, sólo se nos muestra cuando se produce unaalteración íntima de ésta.En la actualidad, la energía química és la que mueve los automóviles, losbuques y los aviones y, en general, millones de máquinas. Tanto la combus-tión del carbón, de la leña o del petróleo en las máquinas de vapor como lade los derivados del petróleo en el estrecho y reducido espacio de los cilin-dros de un motor de explosión, constituyen reacciones químicas.
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Energía nuclear o energía atómica es la energía que se libera espontánea o artificialmente en las reacciones nucleares. Sin embargo, este término engloba otro significado, el aprovechamiento de dicha energía para otros fines, tales como la obtención de energía eléctrica, térmica y mecánica, a partir de reacciones atómicas, y su aplicación, bien sea con fines pacíficos o bélicos.1 Así, es común referirse a la energía nuclear no solo como el resultado de una reacción sino como un concepto más amplio que incluye los conocimientos y técnicas que permiten la utilización de esta energía por parte del ser humano.
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Ejemplos:
Energía mecánica: andar en bicicleta.
Energía cinética: un autobús en movimiento
Energía potencial elastica: un muelle
Energía térmica: radiador
Energía eléctrica: motor de un coche
Energía química: un mechero
Energía nuclear: fusión nuclear
Cálculos:
Energía mecánica: Em = ½ m . v2 + m . g . h

energía potencial: Ep = m · g · h

energía cinética: 1/2 ma . V2


VOCABULARIO:


Temperatura:Es una magnitud referida a las nociones comunes de caliente o frío que puede ser medida con un termómetro. Por lo general, un objeto más "caliente" que otro puede considerarse que tiene una temperatura mayor, y si es frío, se considera que tiene una temperatura menor. En física, se define como una magnitud escalar relacionada con la energía interna de un sistema termodinámico, definida por el principio cero de la termodinámica.

Motor de explosión: Es un tipo de motor de combustión interna que utiliza la explosión de un combustible, provocada mediante una chispa, para expandir un gas empujando así un pistón. Hay de dos y de cuatro tiempos. El ciclo termodinámico utilizado es conocido como Ciclo Otto.

Maquina de vapor:Es un motor de combustión externa que transforma la energía térmica de una cantidad de agua en energía mecánica. En esencia, el ciclo de trabajo se realiza en dos etapas:

  • § 1. Se genera vapor de agua en una caldera cerrada por calentamiento, lo cual produce la expansión del volumen de un cilindroempujando un pistón. Mediante un mecanismo de biela - manivela, el movimiento lineal alternativo del pistón del cilindro se transforma en un movimiento de rotación que acciona, por ejemplo, las ruedas de una locomotora o el rotor de un generador eléctrico. Una vez alcanzado el final de carrera el émbolo retorna a su posición inicial y expulsa el vapor de agua utilizando la energía cinética de un volante de inercia.
  • § 2. El vapor a presión se controla mediante una serie de válvulas de entrada y salida que regulan la renovación de la carga; es decir, los flujos del vapor hacia y desde el cilindro.



Turbina de vapor: Es una turbomáquina motora, que transforma la energía de un flujo de vapor en energía mecánica a través de un intercambio de cantidad de movimiento entre el fluido de trabajo (entiéndase el vapor) y el rodete, órgano principal de la turbina, que cuenta con palas o álabes los cuales tienen una forma particular para poder realizar el intercambio energético.

Motor de reacción: Es un tipo de motor que descarga un chorro de fluido a gran velocidad para generar un empuje de acuerdo a la tercera ley de Newton. Esta definición generalizada del motor a reacción incluye turborreactores, turbofanes, cohetes, estatorreactores y motores de agua pero, en su uso común, el término se refiere generalmente a una turbina de gasutilizada para producir un chorro de gases para propósitos de propulsión.







Esquema:


Energía mecánica


Energía potencial. Es la forma de energía asociada a la posición o a los cambios de la misma. La expresión de la energía potencial gravitatoria de un cuerpo de masa m que se encuentra a una altura h sobre el suelo es la siguiente: Ep= mgh

Energía cinética. Es la forma de energía asociada a la velocidad de un cuerpo. La energía cinética de un cuerpo depende de su masa m y de su velocidad v. Su expresión es la siguiente: Ec = ½ mv2

Energía mecánica. Es la que tiene un cuerpo debido a su posición o a su velocidad. Se calcula sumando la energía cinética y la potencial. EMT= EC + EP

La unidad de la energía en el sistema internacional es el julio (J): 1J

La energía puede transferirse entre sistemas físicos por dos métodos: mediante trabajo W o a través de calor. Un mecanismo importante de transmisión de la energía es la radiación o energía radiante, que se proponga mediante ondas electromagnéticas.


Trabajo y energía mecánica


El valor del trabajo W realizado por la fuerza F que actúa sobre un cuerpo es igual al producto del módulo de la fuerza por el desplazamiento Ae de su punto de aplicación. Sí F y Ae tienen igual dirección y sentido: W=FAe

La unidad de trabajo en el Sistema Internacional de Unidades es el julio (J): 1J = 1Nm

El trabajo realizado al elevar un cuerpo es igual al incremento de su energía potencial gravitatoria.

El trabajo realizado por la fuerza restante sobre un cuerpo es igual a la variación de su energía cinética (teorema de las fuerzas vivas).

Principio de conservación de la energía mecánica. En ausencia de razonamiento, la energía mecánica de un cuerpo se conserva.

Las máquinas no transforman íntegramente en trabajo útil la energía que se les suministra.

Trabajo útil < Energía suministrada

El rendimiento de una máquina es: r = Trabajo útil /Energía suministrada


Potencia Mecánica


Potencia es el trabajo realizado por unidad de tiempo. P = W/t

La unidad de potencia es el Sistema Internacional de Unidades es el vatio (W)

El kilovatio-hora(kWh) es luna unidad de energía y de trabajo: 1kWh = 3,6 x 106 J