Necesidades energéticas y propuestas de instalaciones solares. ENAC0108. Bernabé Jiménez Padilla
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También se puede obtener energía por la fusión (unión) de dos átomos ligeros de deuterio y tritio, en el que se obtiene un nuevo átomo de helio, que es más pesado, un neutrón y una gran cantidad de energía.
Los electrones en el átomo se encuentran realizando trayectorias alrededor del núcleo formado por protones (positivos) y neutrones (sin carga), de modo que cuando un material se une a otro el conductor hace de camino para que uno ceda electrones al otro y se consiga el equilibrio entre los dos.
El primer método de fisión se utiliza en la actualidad en las centrales nucleares para la generación de electricidad, pero el segundo método de fusión se encuentra aún en fase de experimentación. El futuro de la producción energética se encuentra depositado en el descubrimiento de un reactor de fusión que controle estas cantidades enormes de energía de manera segura, y en la que además no existan residuos nucleares.
Energía química
La reacción de dos o más compuestos químicos en las condiciones de presión y temperatura adecuadas puede generar energía.
El ejemplo más claro es la energía que se produce en el interior de los seres vivos cuando ingieren alimentos, así como la descomposición de materias vegetales y animales, que producen carbón y petróleo.
El motor de explosión de los vehículos utiliza la energía química para mover el cilindro dentro del pistón. También, las baterías o las pilas son un claro ejemplo de generación de cargas eléctricas a partir de la reacción química de oxidación (pérdida de electrones) y reducción (ganancia de electrones) de ciertos materiales metálicos en el interior de un baño de electrolito.
Energía radiante electromagnética
Esta forma de energía la poseen las ondas electromagnéticas visibles como la luz, e invisibles al ojo humano como las de radio, los rayos ultravioleta (UV) e infrarrojos (IR), así como las microondas.
Su principal característica es que se propagan incluso en el medio vacío (sin aire), encontrándose su aplicación principal a nivel doméstico en la iluminación y en los hornos microondas que calientan los productos por fricción.
La dirección de las microondas, que polarizan las moléculas de agua, cambia con una frecuencia muy alta. Por la continua orientación de las moléculas de agua se genera un roce y un calentamiento. Al calentarse el agua de los alimentos, se calienta el alimento. El plato giratorio facilita la homogeneización del calentamiento.
Actividades
4. Realizar una lista de los electrodomésticos de su casa e indicar el tipo de energía final que utilizan.
Energía térmica
También denominada energía calorífica, es la más antigua que se ha utilizado, desde los primeros homínidos que se calentaban al fuego, hasta nuestros días en la calefacción de los hogares.
El fuego es una reacción química exotérmica (oxidación-reducción) en la que se desprende calor, es generada por la combinación de varios factores del llamado tetraedro del fuego y en la que entran en juego el combustible, el comburente y la energía de activación. Se provoca entre ellos una reacción en cadena que desprende calor.
Actividades
5. Buscar en Internet imágenes y dibujar un esquema en el que se diferencien los cuatro elementos que intervienen en el “tetraedro del fuego”.
Existen tres formas de transmisión de energía térmica diferenciadas según el medio por el que se realice:
1 Transmisión de calor por conducción: se produce al contacto directo entre dos cuerpos que se encuentran a diferente temperatura. El que está más caliente le transmite parte de su energía calorífica al más frío, hasta que los dos se encuentren a la misma temperatura. Un ejemplo sencillo es cuando se calienta un alimento en la sartén que está a su vez calentada por el fuego.
2 Transmisión de calor por convección: el calor se propaga por medio de un fluido, como puede ser el agua o el aire. El calor que genera un radiador de calefacción asciende a la parte alta de la habitación al ser más ligero.
3 Transmisión de calor por radiación: por medio de ondas electromagnéticas el calor del cuerpo más caliente se transmite al más frío a distancia. Una estufa de resistencia transmite la energía calorífica debido al efecto Joule, en el que se consigue el aumento de la intensidad en el circuito cuando se dispone de una gran resistencia eléctrica.
Q = I2 · R · t
El calor generado (Q) está en función del cuadrado de la intensidad eléctrica (I), la resistencia del circuito cerrado (R) y el tiempo durante el cual el circuito está cerrado (t), moviéndose los electrones (e-) a través de él.
Cuadro-resumen y aplicaciones
Las aplicaciones más habituales en el consumo de los tipos de energía se encuentran resumidas en los siguientes cuadros:
Las radiaciones que llegan desde el Sol se pueden aprovechar para calentar materiales y fluidos, almacenando ese calor para las aplicaciones domésticas.
Además, la influencia de la energía del Sol puede servir para generar electricidad directa por medio de células fotoeléctricas o indirectamente por el viento en las llamadas energías renovables, que también incluyen la combustión de biomasa y el aprovechamiento de la energía potencial-cinética de los saltos de agua en los ríos, también llamada energía hidráulica.
Actividades
5. Pensar en qué beneficios medioambientales tiene el uso de las energías renovables y realizar un listado de ellos.
2.5. Sistemas abiertos y aislados
En la termodinámica, que es la rama de la física que estudia los estados de equilibrio de la materia y sus transformaciones, se consideran dos posibles sistemas: los abiertos y los aislados. Existe además otro tipo de sistema que se denomina cerrado.
Un sistema abierto sí puede intercambiar materia y energía con el exterior. Se corresponde con una piscina abierta.
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