1 Contenido
Conceptos básicos
Formas de energía
La cadena de la energía
2 Conceptos básicos de la energía (1/2) La energía: Permite al universo mantenerse en movimiento Hace posible las funciones de los seres vivos Influye de manera decisiva en las actividades humanas Hace funcionar los aparatos, equipos, dispositivos, etc. Estos hechos involucran diferentes formas y transformaciones de energía, de una forma de energía a otra. La energía se encuentra en todas partes (todos los cuerpos tienen energía). Para que ocurra un cambio o fenómeno en la natu-raleza, debe participar la energía en alguna de sus formas y transformarse en otra.
3 Conceptos básicos de la energía (2/2) En todo proceso la energía total se conserva. La energía total final es igual a la energía total inicial. Efinal = Einicial.
La energía no aparece por generación espontánea ni desapa-rece o se destruye.
Cuando la energía se transforma de una forma a otra, la cantidad de energía en su nueva forma es igual a la cantidad de energía que tenía en su forma anterior.
Cuando la energía se transfiere de un cuerpo a otro, la energía que gana uno de los cuerpos es igual a la energía que pierde el otro cuerpo. Egana = – Epierde
La transformación de la energía de una forma a otra la debemos utilizar en nuestro beneficio, pero con el cuidado del ambiente, es decir sosteniblemente.
4 Energía total La Energía total es una variable de estado, es decir, una propiedad con un valor que depende del estado en curso del sistema (definido por su presión, tem-peratura y composición) y que es independiente de la forma en que ese sistema llegó a tal estado. La energía total de un cuerpo está compuesta por lo menos de tres contribuciones: Energía cinética del cuerpo (si posee un movimiento) Energía potencial gravitacional del cuerpo (por su posición con relación a un plano horizontal) Energía Interna del cuerpo (en sus partículas)
Enseguida se aclara lo que es la energía interna.
5 La Energía que se transfiere de un cuerpo a otro cuerpo tiene alguna de las siguientes formas:
Energía térmica = Calor una forma del calor es la energía radiante (solar, electromagnética, radiación luminosa) Energía mecánica = Trabajo Energía eléctrica Energía sonora (ruido, ondas sísmicas) Formas de energía
6 La ENERGÍA INTERNA es la energía que tienen los cuerpos, asociada a los átomos, moléculas o partí-culas que los constituyen.
Las contribuciones a la energía interna son:
Energía cinética (microscópica) de los átomos, iones, molé-culas o arreglos cristalinos. Energía potencial (microscópica) de interacción entre las partículas. Energía química (de los enlaces entre los átomos que se forman en las moléculas o en los arreglos cristalinos). Energía de electrones y núcleo de los átomos.
Energía Interna (1/2)
7 Los cuerpos están constituidos por partículas; sean éstas moléculas, iones o átomos.
Al combinar los átomos para formar una sustancia, se crean los enlaces químicos. Por cada enlace que se forma se libera energía. Por cada enlace que se rompe se requiere energía. En las reacciones químicas se rompen y se crean enlaces.
El “calor de la reacción” es la suma de la energía requerida para romper enlaces menos la energía que se libera al formar enlaces.
A esta contribución a la Energía Interna se le nombra como ‘Energía Química’. Energía Interna (2/2)
8 La ENERGÍA está presente en nuestra vida diaria (1/3) La observamos de diferentes formas y vemos su transformación de una forma a otra
La energía eléctrica que llega a nuestras casas se transforma en: energía luminosa y térmica (calor) de los focos energía sonora de la radio energía mecánica (trabajo) de los motores (refrigerador, lavadora, licuadora, grabadora, …) energía electromagnética del horno de microondas
La energía química de la gasolina se transforma en: energía cinética del coche en movimiento
La energía química del gas doméstico se transforma en : energía térmica (calor) para cocinar los alimentos o calentar el agua para bañarnos
9 La ENERGÍA está presente en nuestra vida diaria (2/3)
La energía de la radiación solar se transforma en: energía química de las plantas (fotosíntesis) elevación de la temperatura atmosférica (gases de efecto invernadero) energía eléctrica (fotocelda solar)
La energía química de los alimentos se transforma en: energía cinética (movimiento) del cuerpo energía mecánica (trabajo muscular) para levantarnos, subir y cargar objetos, … energía térmica para mantener la temperatura del cuerpo energía que necesitamos para desarrollar todas nuestras actividades
10 La ENERGÍA está presente en nuestra vida diaria (3/3) La energía térmica se expresa primero en forma de calor, en cualquiera de sus tres maneras de propagar-se: Conducción (cuando un cuerpo conduce el calor debido a que sus partículas constituyentes vibran y chocan con las vecinas). Convección (cuando en un líquido se conduce el calor debido a un gradiente de temperatura en su interior, que hace que se formen corrientes “convectivas” en el fluido). Radiación (cuando fluye en forma de energía electromagnética). La energía térmica, entonces, se acaba convirtiendo en energía interna del sistema, al incrementarse la tempe-ratura del objeto. La barra de metal posee al final más temperatura que al inicio. El líquido, debido a las corrientes convectivas, tiene al final mayor temperatura que al inicio. El objeto irradiado tiene al final más temperatura que al inicio.
11 Energía química de combustión del metano CH4 + 2 O2 CO2 + 2 H2O Rompimiento de los enlaces de los reactivos = 2640 kJ Formación de los enlaces de los productos = – 3530 kJ Energía neta = 2640 – 3530 = – 890 kJ/(mol metano) Energía liberada por cada 16 gramos de metano que se queman
12 Ejemplo 1: El petróleo Diccionario de la Lengua Española Líquido natural oleaginoso e inflamable, constituido por una mezcla de hidrocarburos, que se extrae de lechos geológicos continentales o marítimos. Productos petrolíferos Mediante diversas operaciones de destilación y refi-nación se obtienen de él distintos productos, utiliza-bles con fines energéticos o industriales, como el gas natural, la gasolina, la nafta, el queroseno, el gasóleo, el chapopote, etc.
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