Ciències
FEINA
L'ENERGIA
QUÈ ÉS L'ENERGIA?
La paraula energia prové del vocable grec "enérgeia" que significa capacitat per a produir canvis.
L'energia és una magnitud física que associem amb la capacitat de produir canvis en els cossos.
Què és un canvi?
Es considera que es produeix un canvi en un cos quan:
- Hi ha un moviment, canvi de posició.
- Hi ha un augment o disminució de la temperatura.
- Hi ha una deformació o canvi de forma.
- Hi ha un canvi de volum.
Què és una magnitud física?
Una magnitud física és tota propietat dels cossos que pot ser mesurada.
Per tant, l'energia és una propietat dels cossos que pot ser mesurada i produeix un canvi (moviment, forma, volum o temperatura) en els cossos.
Com es mesura l'energia?
La unitat internacional de mesura de l'energia és el Joule (J), en honor a James Prescott Jules.
1 Joule (J) equival al treball realitzat per una força d'1 Newton (N) sobre un objecte que es desplaça 1 metre (m)
Altres unitats de l'energia.
El Joule és una unitat massa menuda per a mesurar l'energia que usem contínuament. Hi ha altres unitats.
La caloria (cal), antigament tenia altres usos, però actualment s'usa sobretot per a mesurar l'energia que contenen els aliments.
1 cal = 4,19 J
El Quilowatt hora (kWh), és el que s'usa en les factures de la llum per a evitar que els números siguen tant grans.
1 kWh = 3 600 000 J
TIPUS D'ENERGIA
ENERGIA MECÀNICA
L'energia mecànica és la suma de l'energia potencial i l'energia cinètica.
Em=Ec+Ep
L'energia cinètica és la que tenen els cosos pel fet d'estar en moviment. Si un cos està en moviment, pot provocar uns canvis que no podria fer en repòs. L'energia cinètica depén de la massa (m) del cos i de la velocitat(v).
Ec= 1/2 m·v2
L'energia potencial és la que tenen els cosos per trobar-se a una certa altura respecte a terra. Aquest objecte té una energia emmagatzemada que pot alliberar-se en el moment en que cau.
L'energia potencial depén de la massa (m) del cos, de la gravetat terrestre (g)i de l'altura (h) a la que es trobe.
Ep=m·g·h
Quan un cos es troba a més altura, major energia potencial.
ENERGIA ELÈCTRICA
És l'energia que tenen les partícules carregades d'electricitat es mouen totes en una direcció, aquest moviment produeix el corrent elèctric.
ENERGIA INTERNA
És l'energia que tenen els cossos. Està molt relacionada amb l'energia tèrmica i l'energia dels enllaços.
La matèria està formada per àtoms que s'uneixen mitjançant enllaços formant molècules. Aquestos enllaços posseeixen energia.
L'energia interna és la suma de l'energia cinètica de les partícules (energia tèrmica) que formen el cos i l'energia dels enllaços.
ENERGIA ELECTROMAGNÈTICA O RADIANT
És l'energia d'algunes radiacions solars (la llum).
La característica principal és que es pot transmetre pel buit i no es degrada. Viatja a una velocitat de 300 000 km/s
El Sol allibera cada segon 386 000 000 000 000 000 000 000 000 J
386 quadrilions de Joules cada segon!!!
Podem dir que quasi tota l'energia de què disposem prové del Sol, cicle de l'aigua, vents, corrents, fabricació de matèria orgànica...
ENERGIA QUÍMICA
És l'energia que tenen els compostos químics. En les reaccions químiques s'allibera o emmagatzema energia.
És molt important per als éssers vius perquè l'energia que usem la emmagatzemem en els glúcids i lípids. Quan la cèl·lula necessita energia, el que fem és alliberar l'energia d'aquestos compostos mitjançant reaccions d'oxidació (intervé l'oxigen).
ENERGIA NUCLEAR
És l'energia que s'obté a partir dels nuclis dels àtoms en les anomenades reaccions nuclears. Hi ha dos tipus de reaccions nuclears:
- Reaccions de fusió nuclear. En aquest procés s'uneixen dos nuclis d'atoms lleugers i produeixen un nucli més pesant. Aquestes reaccions són les que es produeixen al Sol, on dos nuclis d'Hidrogen s'uneixen i formen un d'Heli. En aquest procés s'allibera una gran quantitat d'energia.
- Reaccions de fissió nuclear. En aquest procés un nucli d'atom més gran es trenca en fraccions més menudes. S'allibera gran quantitat d'energia. És el procés que usen les centrals nuclears.
ENERGIA TÈRMICA
Per entendre l'energia tèrmica, hem de recordar la teoria cinètica:
- Tota la matèria està formada per partícules.
- Estes partícules estan en continu moviment.
Si les partícules internes dels cossos estan en continu moviment, podem dir que les partícules tenen energia cinética.
Per tant, podem dir que l'energia tèrmica és deguda al moviment dels àtoms o les molècules que formen els cossos.
La temperatura mesura l'energia tèrmica d'un cos, de forma que a més temperatura, major moviment de les partícules.
Quan dos cossos, a diferent temperatura, es posen en contacte, el de major temperatura li transfereix energia tèrmica (en forma de calor) al de
menys temperatura fins que els dos arriben a la mateixa temperatura. (Açò ho estudiarem en el tema de la calor i la temperatura)
PRINCIPI DE CONSERVACIÓ DE L'ENERGIA
Observa el següent vídeo.
És un anunci, però esta basat en el principi de conservació de l'energia.
L'energia no es crea ni es destrueix, simplement va passant d'unes formes a altres.
Exemple
Si llancem un objecte cap a dalt, observem que la seua velocitat disminueix a mesura que ascendeix. En el punt més alt, es para un instant per iniciar el descens i a mesura que va baixant, va més ràpid. Al llarg del recorregut, el objecte va canviant la seua energia (la velocitat i l'altura van canviant). Aquesta variació de l'energia es produeix sota les següents consideracions:
- En el moment inicial i considerant que l'altura és zero (l'objecte està en terra), l'objecte té energia potencial (Ep) zero. L'energia cinètica (Ec) dependrà de la velocitat a la que llancem l'objecte cap a dalt.
- A mesura que l'objecte ascendeix, la seua energia cinètica va disminuint (disminueix la velocitat) i l'energia potencial va augmentant (cada vegada està més alt).
- En el punt més alt, l'energia cinètica es zero (l'objecte està parat) i l'energia potencial és màxima (l'objecte es troba en el punt més alt)
- En la baixada, l'objecte va perdent energia potencial i va guanyant energia cinètica (cada vegada va més ràpid).
- Quan l'objecte arriba a la posició inicial, l'energia potencial tornarà a ser zero i l'energia cinètica serà la mateixa que quan el vam llançar.
L'energia mecànica d'un cos és la suma de l'energia potencial i l'energia cinètica i es manté constant si no hi ha cap força que actue sobre l'objecte.
Aquest exemple és en condicions ideals i relament no es dona en la natura, perquè sempre hi ha alguna força actuant sobre l'objecte (fregament de l'aire).
Per a entendre-ho millor, observeu l'exemple del pèndol.
un altre pèndol click
L'exemple l'hem fet amb l'energia potencial i la cinètica, però es compleix en les diferents transformacions que pot sofrir l'energia.
Un altra activitat
Però, l'energia es degrada...
Si l'exemple del pèndol fora cert, no es perdria energia.
La humanitat no tindria problemes energètics perquè tota l'energia es recuperaria.
En els processos de transformacions d'un tipus d'energia a un altre, sempre hi ha una part de l'energia que es perd en forma de calor que no és possible reutilitzar.
Joule ho va demostrar amb aquest experiment.
FONTS D'ENERGIA
Fonts d'energia no renovables
Les fonts d'energia no renovable són les que no es regeneren en l'escala humana del temps. Són d'origen terrestre i estan consumint-se molt ràpidament, per tant, arribarà un moment en que s'esgotaran.
Les principals fonts d'energia no renovable són: el carbó, el petroli, el gas natural i els elements radioactius com l'urani.
EL PETROLI
El petroli és el combustible fòssil més utilitzat actualment. Ací teniu una explicació del procés de formació, extracció, transport i utilització dels diferents derivats del petroli. click
EL GAS NATURAL
Explicació de l'extracció, transport i utilització del gas natural. click
EL CARBÓ
Explicació del procés de formació, extracció i utilització del carbó. click
ENERGIA NUCLEAR, L'URANI
Explicació de l'extracció de l'urani i el funcionament de l'energia nuclear. click
El major problema de les centrals nuclears, és què fer amb els residus d'urani ja gastats. Espanya no té cap magatzem de residus nuclears, però si que té centrals que usen l'urani. Hi ha tants residus que s'ha de construir un magatzem de residus nuclears. Açí teniu una explicació de com serà aquest magatzem. click
Fonts d'energia renovables
Les fonts d'energia renovables són aquelles que es regeneren contínuament i tenen el seu origen, principalment, en el flux continu d'energia del Sol.
La forma d'aprofitar aquestes fonts és molt variada. Alguns exemples:
ENERGIA SOLAR
- Aprofitament de l'energia solar. click
- Funcionament d'una central solar de torre. click
- L'energia solar en les cases. click
- Un dels problemes de l'energia solar és l'angle d'incidència dels rajos solars, va aparèixer un sistema que imitava els girasols, per tal d'aprofitar al màxim les hores de Sol. click
- Un sistema d'aprofitament de l'energia solar que va apareixer al 2008. click
- Últims sistemes d'aprofitament de l'energia solar click
ENERGIA EÒLICA
- Aprofitament de l'energia eòlica click
- El futur és instal·lar aerogeneradors en la mar. Presenten molts avantatges respecte als aerogeneradors terrestres, tot i que també presenten certs problemes com el manteniment. click
- L'energia eòlica en les cases. click
ENERGIA HIDRÀULICA
Ací tenim una explicació del funcionament de diferents tipus de centrals hidràuliques. click
ENERGIA GEOTÈRMICA
L'energia geotèrmica aprofita la calor que allibera la terra. S'utilitza principalment en zones volcàniques, on la temperatura interna de La Terra és més alta que una zona no volcànica. Un dels millors llocs del món per tal d'aprofitar aquesta font d'energia és Islàndia. Sabeu per què? click
ENERGIA A PARTIR DE LA BIOMASSA
La matèria orgànica també és una font d'energia. click
ENERGIA EN LA MAR
La mar té molta energia acumulada, la massa d'aigua al moure's té una energia cinètica que pot ser transformada en energia elèctrica, el problema és com. S'estan estudiant molts sistemes per tal d'aprofitar-la. Ací teniu alguns exemples:
- Aprofitament de l'energia de les marees. click
- Aprofitament de l'energia de les corrents, la majoria són prototips. click
- Aprofitament de l'energia de les ones. click
ENERGIA AMB GLOBUS D'AIRE
- Un nou projecte per tal d'aprofitar l'energia del Sol. click