TEMA 3: LA ENERGÍA, EL MOTOR DE LA VIDA
Todo tiene energía potencial al subirlo a una altura la gravedad hace caer el objeto. Los cuerpos elásticos también tiene energía potencial, un muelle al encogerlo lo soltamos y vuelve a su estado original.
La energía está presente en todos los fenómenos que suceden en el Universo y es realmente difícil de definir la energía.
La energía es la propiedad que poseen todos los cuerpos que permiten producir cambios en los cuerpos (cambios de temperatura, cambios de estados físicos del agua, hacer una piedra rodar o los cambios de altura). La energía `puede ser almacenada, transformada de una forma a otra [baterías, pilas, llevar una piedra a una montaña(energía potencial), alimentarse (energía química), un muelle (energía elástica)] y puede ser transferida de un cuerpo a otro. Energías transformadas (energía eléctrica a energía luminosa o calorífica encadena una luz, energía solar de las placas solares a calorífica para calentar el agua, energía atómica a electrónica, cochecito a pilas de energía química a cinética). Transformadas de un cuerpo a otro (agua fría+ agua caliente = agua templada, el más caliente pasa temperatura al más frío).
Los seres humanos obtenemos la energía de los recursos naturales (carbón, petróleo,sol, viento) directamente o transformándola en otra energía. Directamente (molino de viento con el viento muele el grano, las olas que mueve el molino y recoge el agua).
*ENERGÍA TÉRMICA
La energía térmica es la asociada a la temperatura ( temperatura es cuando se mueven las partículas) Ej: 20ºC es a cuanta velocidad se mueven las partículas en el aire. Es una medida de la agitación térmica de las partículas la energía térmica va pasando de unas partículas a otras el calor en los sólidos se produce por conducción en los fluidos (líquido o gas) se transmite la energia térmica junto con la materia el agua hierve y se convierte en menos densa y va haciendo un ciclo hasta que el agua se calienta. El calor es la forma de transmitirse la energía térmica, dos cuerpos con la misma temperatura no desprenden calor pero dos cuerpos con distintas temperaturas si desprenden calor. La temperatura pasa de los cuerpos de mayor temperatura al de menos temperatura.
*ENERGÍA CINÉTICA
La energía cinética es la de un cuerpo en movimiento y se debe a su velocidad. A más velocidad más energía cinética.
*ENERGÍA ELÉCTRICA
La corriente eléctrica consiste en el movimiento de electrones que pueden producirse por corriente continua o por corriente alterna. Es la energía mas familiar para el ser humano. Usamos la energía eléctrica porque es fácil de obtener a partir de otras formas de energía, fácil de transportar a grandes distancias, fácil de transformar en otros tipos de energía y porque es la más fácil de utilizar.
*ENERGÍA EÓLICA
La energía eólica, su nombre viene del nombre de un dios griego Eolo Dios del viento.Es la energía del viento, y realmente la energía eólica es una forma de energía cinética por el aire en movimiento, se puede utilizar directamente por molinos, vela e indirectamente por aerogeneradores para producir electricidad.
*ENERGÍA GEOTÉRMICA
La energia geotérmica proviene del calor interno de la Tierra (geotérmica). El interior de la Tierra está caliente desde el origen del planeta hace 4.500 millones de años y cuando se originó estaba a tanta temperatura, que el hierro estaba fundido y sin embargo todavía está caliente porque todas las rocas que están a su alrededor hacen que no se escape el calor. Ese calor se llama "gradiente geotérmico", a cada 100 metros que cabas en la tierra la temperatura sube 3ºC. En el centro de la Tierra la temperatura es de 6.000ºC. Cuando metes agua en una temperatura alta, el agua sube como la calefacción, es la energía geotérmica de uso directo. En un uso indirecto se hace el agua vapor y mueve una turbina y profuce energía eléctrica.
*ENERGÍA HIDRÁULICA
La energía hidráulica es la energía que tiene el agua cuando cae de una cascada, cataratas, fuerza del agua en un río, embalses, el uso indirecto cae el agua a una turbina y produce energía eléctrica. Directamente se utiliza para mover una noria o un molino de agua.
*ENERGÍA LUMINOSA
La energía luminosa es la energía que v asociada a la luz, los humanos podemos ver las luces desde los tonos rojos a los verdes.
Hay tres formas de transformación de la energía, conducción en los sólidos, convención en los fluidos y en el aire, se transmite la energía junto con la materia (agua hirviendo).
La radiación es la forma de transmitirse la energía en forma de luz (ondas electromagnéticas). Si ponemos un termometro unida a una bombilla, subirá la temperatura por contacto, si la ponemos arriba de la bombilla el calor que desprende subirá la temperatura del termometro por convención, y si la ponemos en otro lugar no cerca de la bombilla sube la temperatura por la radiación de la luz por las ondas electromagnéticas. Ondas son la forma de transmitirse la energía por un medio material (como la sonora, sísmica, cuando tiramos una piedra al agua las ondas que forma). Electromagnética son luces, radiaciones que se transmiten también por el vacio, del Sol salen todo tipo de ondas electromagnéticas, de radio, microondas, infrarrojos, luz visible, rayos uva, rayos x y rayos gamma.
*ENERGÍA MAREOMOTRIZ
La energía mareomotriz es la asociada al movimiento de las olas, sobre todo al de las mareas. La atracción gravitatoria de la Luna sobre el mar, cuando la Luna se acerca a la Tierra se forma la pleamar, cuando se aleja se forma la bajamar.
Las olas son ondulaciones del mar encontramos el oleaje en mar abierto, la ondulación son banderas de partículas que vuelven a su posición. La bandera ondea en el viento, la cresta de la ola, se forma por el rozamiento con el fondo las partículas del agua vuelven a su posición. El agua se mueve y se traslada.
*ENERGÍA NUCLEAR
La energía nuclear es la energía almacenada en el núcleo de los átomos. Se libera cuando se rompen de forma espontánea, natural y no violenta dando lugar a fenómenos de radiactividad natural.
*ENERGÍA POTENCIAL ELÁSTICA
La energía potencial elástica es la asociada a la deformación de los cuerpos elásticos, que recuperan su forma original cuando se deja de ejercer presión sobre ellos. Cuando un muelle se comprime o se estira, almacena la energía potencial elástica, pero cuando el muelle recupera su forma normal, pierde esa energía almacenada.
*ENERGÍA POTENCIAL GRAVITATORIA
La energía potencial gravitatoria es la energía asociada a la altura en la que se encuentra un objeto con respecto a la superficie de la Tierra. Ésta se libera cuando el cuerpo cae desde una altura y la fuera de la gravedad de la Tierra la atrae a su superficie.
*ENERGÍA QUÍMICA
La energía química es la energía que tienen ciertas sustancias en sus enlaces (lo que unen los átomos formando moléculas). Tanta energía se libera al romper un enlace como la que necesita para formarse.
Todos los enlaces contienen energía, unos más que otros, son los combustibles, cuyos enlaces covalentes, son los que más energía precisan. El enlace covalente, lo realizan aquellos átomos a los que loes sobra o le faltan muchos electrones en la última capa, no pueden ganarlos ni perderlos lo comparten, pero hay que obligar a los electrones a ser compartidos. Ésto precisa mucha energía, la misma que se libera al romperlo.
La energía química, es la que están en los enlaces, es la única forma de energía ultilizable por los seres vivos, con cualquier otra forma de energía nos quemaríamos. Las plantas utilizan la energía solar para fabricar glucosa (energía química) transforma la energía luminosa en química y es la que utilizan en su vida.
Utilizamos la energía química de los alimentos para obtener la energía que necesitamos para todo lo que hacemos (estar vivos es estar consumiendo energía) y para fabricar nuestra propia materia, los seres vivos somos como máquinas que funcionamos mediante reacciones químicas (metabolismo) que necesitan y liberan energía.
*ENERGÍA SONORA
La energía sonora es la que hace vibrar las partículas que necesitan un medio material para transmitirse, en los sólidos, líquidos y gaseosos. En el vacio no se transmiten. Es la energía asociada a las ondas sonoras, que se transmiten a través del aire.
*ENERGÍA SOLAR
La energía solar es la luz visible que procede del Sol. Llega hasta nosotros en forma de ondas electromagnéticas (rayos X, luz visible, microondas). Son ondas electromagnéticas procedentes del Sol que se transmiten por el vacío, hasta nosotros. Hay varios tipos de ondas que salen juntas del Sol, ondas de radio, microondas, infrarrojos, rayos uva, rayos X, rayos gamma.
Directa o indirectamente, todas las energías de la Tierra proceden de élla. Su origen está en las reacciones núcleo de fusión atómico, por lo que los átomos de Helio se fusionan para formar un átomo de Helio, reacción en la que se desprende una cantidad de energía que llega la luz solar hasta nosotros.
La energía solar se puede utilizar directa o indirectamente, para calentarnos o independientemente al transformarla en térmica (usandola para calentar agua) o electricidad, mediante placas solares fotovoltáicas.
*LA ENERGÍA, EL MOTOR DE LA VIDA
Hemos visto las 14 formas de energía, algunas renombradas (solar,radiación cinética y eólica). En realidad todas las energías están asociadas al movimiento, cinéticas o la posición, potencial. Llamarlas de distintas formas puede resultar útil, el nombre depende del criterio que utilizamos
*¿NOS ESTAMOS QUEDANDO SIN ENERGÍA?
La energía no se gasta, se usa. Según la física, la cantidad de energía que existe en el Universo es fija, ni se crea ni se destruye, mientras la usamos se transforma en otra forma de energía, con la que la cantidad total queda fija, es el principio de la conservación de energía, lehy que cumple todo el Universo.
La energía se transforma pero cada vez que lo hace se transforma en una energía menos útil (tiene menos capacidad de producir un trabajo). En cualquier transformación de la energía, parte de ella se transforma, ¿se puede? si, en forma de calor. Continuamente aumenta la energía térmica y disminuye todas las demas formas de energía. La energia ni se crea ni se destruye, se transforma en otra menos útil.
* NOS QUEDAMOS SIN ENERGÍA
La energía eléctrica de una bombilla, parte se transforma en luz y otra parte en calor. La energía del combustible de un coche, parte se transforma en movimiento y la otra se pierde como calor. No nos interesa que la energía rica se transforma en calor útil, resulta muy necesario utilizar bombillas de bajo consumo, casi no pierden calor o coches más eficientes que consuman poco combustible. Hacen falta más tecnología para que mejore la eficiencia energética (la energía útil es escasa y su demanda es creciente). La ley universal es que cuando se usa una energía se transforma y pierde utilidad.
Los primeros investigadores que hablaron de los átomos fueron Demócrito y Leucipo en el siglo V A.C. dijeron que los átomos era la parte más pequeña en la que se podía dividir la materia conservando sus propiedades como materia, son indivisibles no se pueden romper porque sino no habría materia.
Hubo que esperar hasta el siglo XVIII para que la primera teoría de Dalton (1803) descubrió que la materia de un mismo elemento son iguales, que los átomos de elementos químicos diferentes son distintos entre sí, y que los átomos de los elementos se unen entre sí formando compuestos mediante una relación sencilla.
A finales del siglo XIX y principios del XX descubren que los átomos tienen carga y que estaban formados de partículas mas pequeñas, los electrones son cargas negativas y casi sin masa, tambien descubrieron que los protones son de carga positiva y tiene mucha carga y que el átomo estaba formado de partículas subatómicas e hizo que se pudiera dividir. El modelo atómico de Thomson consistía en una esfera que contenia cargas negativas y positivas mezcladas, siendo igual el número de partículas positivas que de negativas.
-Enlaces covalentes: Lo forman átomos que les sobran o les faltan muchos electrones para completar la última capa. Para formar un enlace ni ganan ni pierden electrones, sino que los comparten los electrones por pares. Para formar estos enlaces hace falta mucha energía para obligar a los electrones a compartirse la misma que se libera al destruirse (un árbol necesita mucha energía para formar la madera la misma que libera cuando arde). Es el enlace de los seres vivos. Propiedades de las moléculas covalentes: Son gases a temperatura ambiente, tienen bajos puntos de fusión y ebullición, no son conductores ni solubles.
-Enlaces metálicos: Lo forman átomos que les falta o les sobra muchísimos electrones en la última capa, lo que tienen para formar un enlace muchos átomos comparten muchos electrones al mismo tiempo tienen electrones libre. Están muy lejos del núcleo y se pueden escapar fácilmente. Los electrones saltan de un átomo a otro provocando cargas eléctricas en fracciones de segundo (no son fijas sino que se intercambian continuamente son fluctuantes). Esta carga atrae unos átomos con otros formando redes metálicas por repulsión eléctrica. Propiedades de las móleculas metálicas: Son dúctiles y maleables.