Energía 2º y 3º ESO


¿QUÉ ES LA ENERGÍA?

La energía es una magnitud física que mide la capacidad de un cuerpo para producir cambios en otros cuerpos. Por ejemplo, la energía de las olas al chocar contra la costa modifica el paisaje.

La unidad de energía es el julio (J), aunque también se utiliza la caloría (1 cal = 4,18 J) para medir calor y el kilovatio hora para medir energía eléctrica.


FORMAS DE ENERGÍA

a) Energía mecánica: es la que tiene un cuerpo debido a su velocidad o posición. Si no actúan fuerzas externas se conserva.
* Ejercicios resueltos de la ley de conservación de la energía mecánica
  • Energía cinética: se debe a la velocidad de un cuerpo y su masa.
    Ejemplo de energía cinética: Un coche a 120 km/h que choca contra un obstáculo se deformará más que uno idéntico que circule a 40 km/h; y un coche de 500 kg a 75 km/h se deformará menos al colisionar que uno de 400 kg a la misma velocidad.
  • Energía potencial: se debe a la posición (un cuerpo a una determinada altura, un muelle, etc.) y la masa de un cuerpo.
    Ejemplo de energía potencial: un ladrillo al caer desde 1 metro produce una menor deformación que otro idéntico que cae desde 10 metros.


b) Energía térmica: es debida a la energía cinética de los átomos o moléculas que componen un cuerpo (recuerda la teoría cinético molecular). Se transfiere de los cuerpos con más temperatura (mayor movimiento) a los que están a menor temperatura.



c) Energía eléctrica: es la energía que tienen las cargas eléctricas quietas o en movimiento (corriente eléctrica -> electromagnetismo). Permiten que funcionen los aparatos eléctricos: lavadora, frigorífico, móvil, etc.


d) Energía radiante: es la energía transportada por las ondas electromagnéticas: radio, televisión, telecomunicaciones (4G o 5G, por ejemplo), las microondas o los rayos X.


e) Energía química: es una forma de energía potencial que tienen las sustancias debido a sus enlaces químicos. Se pone de manifiesto cuando se produce una reacción química, como por ejemplo al quemarse un cuerpo (reacción de combustión). En las pilas eléctricas se produce la reacción química de las sustancias que hay en su interior.



f) Energía nuclear: al unirse los núcleos atómicos (fusión) o romperse (fisión) se desprende una gran cantidad de energía. Estas reacciones se producen en el Sol (fusión) o las centrales nucleares (fisión del uranio).





PROPIEDADES DE LA ENERGÍA

a) La energía se transfiere entre cuerpos: en una cocina el calor de la combustión del gas se transfiere al aceite de una sartén.



b) La energía se puede transportar: la energía eléctrica se transporta por cables y la radiante a través de ondas electromagnéticas.


c) La energía se conserva: la energía no se crea ni se destruye, solo se transforma y pasa de unos cuerpos a otros.



d) La energía se puede almacenar: una pila almacena energía eléctrica; un muelle energía elástica y en una presa se almacena energía potencial del agua embalsada.



e) La energía se transforma:
   - Por ejemplo, un radiador transforma energía eléctrica en calor
   - un aerogenerador transforma la energía cinética del viento en energía eléctrica. Vídeo de los juegos de viento de César Manrique;
   - una dinamo transforma el movimiento (energía cinética) en energía eléctrica (vídeo dinamo)



f) La energía se degrada: en las transformaciones de energía siempre se "pierde" una parte, que se transforma en calor. Por tanto, nunca se puede transformar el 100% de una energía en otra. Los paneles solares cada vez son más eficientes y transforman una mayor cantidad de energía procedente del Sol en energía eléctrica.



FUENTES DE ENERGÍA

Una fuente de energía es cualquier material o recurso natural que puede utilizarse para obtener energía aprovechable, normalmente en energía eléctrica, ya que es la más fácil de utilizar.

a) Fuentes de energía no renovables: se encuentran en cantidades limitadas en la naturaleza, no se pueden crear de nuevo y terminarán agotándose. La mayor parte de la energía que utilizamos tiene un origen no renovable. Ejemplos de fuentes de energía no renovables son los combustibles fósiles como el petróleo (reservas hasta 40 años), carbón (200 años), gas natural (60 años); y los materiales radiactivos usados en las centrales nucleares como el uranio y plutonio (70 años).




b) Fuentes de energía renovables:no se agotan (sol, viento, mareas, geotérmica, etc) o se pueden volver a conseguir tras un corto periodo de tiempo como los biocombustibles (combustibles procedentes de las plantas) o la biomasa (restos de hojas, ramas y corteza procedentes de la explotación de los bosques).



PRINCIPALES FUENTES DE ENERGÍA

a) Combustibles: son sustancias que al ser quemadas desprenden calor. Pueden ser combustibles fósiles (carbón, petróleo y gas) o combustibles cultivados (biomasa y biocombustibles).

La energía se puede obtener de los combustibles por:

   - combustión directa (cocina, calefacción de gas),
   - mediante un motor de gasolina o gasóleo que permite mover un motor (coche, motosierra, etc)
   - a través de centrales térmicas que producen energía eléctrica.



b) Los materiales radiactivos: Se utiliza principalmente el uranio como combustible de las centrales nucleares para obtener energía eléctrica a partir de la energía nuclear.
Vídeo cementerio nuclear


c) El agua: la energía obtenida del agua se llama energía hidráulica.
La energía hidráulica puede utilizarse directamente, como en los molinos de mareas o los situados en los rápidos de los ríos.


Otra posibilidad es transformar la energía hidráulica en eléctrica en las centrales hidroeléctricas.


d) El viento: la energía que se obtiene del viento se llama energía eólica. Se puede utilizar directamente (la vela de un barco o las aspas de un molino) o a través de aerogeneradores que transforman la energía eólica en energía eléctrica al mover el viento las aspas del rotor conectadas a un generador.

Energía eólica
Energía eólica




e) La Tierra: la energía geotérmica se obtiene a partir del calor del interior de la tierra, que puede ser transformado en electricidad o usado directamente para calentar las viviendas.



f) El Sol: la energía que proviene de los rayos del Sol se denomina energía solar. La energía solar térmica calienta directamente el agua (puede ser dirigida mediante espejos) pudiendo convertir agua en vapor y mover una turbina que genere electricidad. La energía solar fotovoltaica obtiene corriente eléctrica directamente al incidir los rayos del Sol en los paneles de silicio.




IMPACTO AMBIENTAL DE LA ENERGÍA

a) Impacto ambiental de las energías no renovables:
a1) Combustibles: al ser quemados emiten CO2 a la atmósfera, que contribuye al aumento del efecto invernadero y de la temperatura media de la Tierra. Como consecuencia, los casquetes polares se derriten y se incrementa el nivel del mar. Otra consecuencia es la lluvia ácida debida a la mezcla de algunos gases con el agua de la atmósfera, produciéndose ácidos que destruyen monumentos, contaminan el suelo (y lo que se planta) y destruye bosques. Por último, los combustibles pueden sufrir vertidos al mar provocando mareas negras (vídeo Prestige).



a2) Materiales radiactivos:
  • Emiten radiaciones peligrosas para la salud durante miles de años. 
  • En caso de accidente es muy complicado controlarlo.
  • El material radiactivo que ya no sirve se convierte en un residuo nuclear que debe almacenarse en un cementerio nuclear, cuyo coste es muy elevado.
  • El uranio se extrae en minas, siendo muy contaminante su extracción.

b) Impacto ambiental de las energías renovables:

b1) El agua (presas): impacto paisajístico + modifica el entorno + cambio de la temperatura y clima del entorno.

b2) El viento (generadores eólicos): impacto paisajístico + ruido + afecta a las aves.

b3) La Tierra (geotérmica): lugares concretos + emisiones de gases + contaminación de acuíferos.

b4) El Sol: los paneles tienen material contaminante + ocupan mucho espacio.


DESARROLLO SOSTENIBLE

Se define «el desarrollo sostenible como la satisfacción de las necesidades de la generación presente sin comprometer la capacidad de las generaciones futuras para satisfacer sus propias necesidades».

El desarrollo sostenible trata de lograr, de manera equilibrada:

   a) el desarrollo económico
   b) el desarrollo social
   c) la protección del medio ambiente.


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