LA ENERGÍA Y SUS TRANSFORMACIONES EJERCICIOS PROPUESTOS Alumno/a:……………………………………………………… LA ENERGÍA Y SUS TRANSFORMACIONES 1. ¿Qué es la energía? La energía es la capacidad de un cuerpo para realizar un trabajo. Se representa con la letra E y sus unidades son los Julios, las Calorías y los Kilovatios hora. 1 cal = 4,18 Julios 2. 1 kW·h = 3.600.000 Julios Tipos de energía. A. Completa las siguientes descripciones acerca de los distintos tipos de energía que aparecen en la naturaleza. Energía Química: Energía asociada a los……......................….. Ej. Energía asociada a los combustibles. Energía……………: Energía asociada al movimiento interno de las moléculas de un cuerpo. Energía Luminosa: Energía asociada a la luz. Ej. … Energía Sonora: Energía asociada al sonido. Ej. … Energía……………: Energía ……………………………………………………que actúan sobre los cuerpos. Existen dos tipos.La Energía Cinética, que está asociada a los cuerpos en…………………. La Energía………………., que depende de la altitud de los cuerpos con respecto a la Tierra. Energía………………..: Energía asociada a los núcleos de los átomos. Energía Eléctrica: Energía asociada a la corriente eléctrica. Ej. … B. Explica la diferencia entre un tipo de energía y una fuente de energía. Indica dos fuentes de energía que conozcas y el tipo de energía que aportan. 2 LA ENERGÍA Y SUS TRANSFORMACIONES C. Clasificación de las fuentes de energía. 1. Hidráulica 6. Petróleo y derivados • 2. Geotérmica 7. Carbón 3. Nuclear 8. Gas natural 4. Eólica 9. Biomasa 5. Solar 10. Maremotriz Atendiendo a su capacidad de regeneración 1. Renovables 2. • Atendiendo a su impacto ambiental 1. Limpias 2. Muchos de los distintos aparatos y máquinas que utilizamos cotidianamente proporcionan un tipo específico de energía. Una bombilla por ejemplo proporciona principalmente Energía Luminosa o una cocina de carbón, Energía Térmica. Bombilla Energía Luminosa 3 LA ENERGÍA Y SUS TRANSFORMACIONES D. Indica que tipo de energía es, el que de manera más importante, aporta cada uno de estos aparatos o máquinas. Pila Tipo de energía: Ventilador Tipo de energía: Tostadora Tipo de energía: Timbre Tipo de energía: 3. Transformaciones de energía. Rendimiento. La energía ni se crea ni se destruye, sólo se transforma. En este principio fundamental se basa el funcionamiento de cualquier máquina o aparato, es por ello que no podemos fijarnos solamente en el tipo de energía aportada, sino que debemos de determinar el tipo de energía inicial que utiliza dicha máquina o aparato. Así si nos fijamos en los ejemplos anteriores, tenemos que en el caso de la bombilla y la cocina de carbón se produce la siguiente tabla de resultados: Tipo Energía Absorbida o de Entrada Energía Eléctrica Cocina de Carbón Aparato o Máquina Bombilla Freidora 4 Tipo de Energía Aportada o de Salida Energía Luminosa Energía Térmica LA ENERGÍA Y SUS TRANSFORMACIONES E. Completa el siguiente cuadro de transformaciones de energía de los siguientes aparatos y máquinas. Tipo Energía Absorbida o de Entrada Energía Química Aparato o Máquina Radio Coche Pila Ventilador Tostadora Timbre Faros de un coche Vitrocerámica Televisión Mechero de gas Tipo de Energía Aportada o de Salida Energía Sonora Cuando se produce una transformación de energía en una máquina, nunca será una transformación perfecta. No toda la energía de entrada se convertirá en la energía de salida del tipo deseado. Pongamos un ejemplo. Si nos fijamos en la bombilla está claro que la mayor parte de la energía eléctrica que llega a la bombilla se convertirá en energía luminosa, pero también es evidente que si la tocamos mientras está alumbrando nos quemaremos. Esto demuestra que parte de la energía eléctrica se habrá convertido en energía térmica. Como conclusión extraemos que en esta transformación de energía (y en todas las demás también) existirán tres distintas energías: Una energía de entrada, utilizada o consumida (la eléctrica en la bombilla). Una energía útil o aprovechada (la luminosa en la bombilla). Una energía inútil o de pérdidas. (la térmica en la bombilla). ENERGÍA ÚTIL ENERGÍA LUMINOSA ENERGÍA DE ENTRADA ENERGÍA ELÉCTRICA ENERGÍA DE PÉRDIDAS ENERGÍA TÉRMICA 5 LA ENERGÍA Y SUS TRANSFORMACIONES Existe una manera de determinar la “calidad” de una transformación de energía, calculando su Rendimiento. El Rendimiento nos indica la relación que existe entre la energía de entrada, utilizada o consumida y la energía útil o aprovechada. Se expresa siempre en tanto por ciento (%). Rendimiento(η)= Enertía Útil de Salida ∙100 Energía Utilizada o de Entrada Cuanto mayor sea el rendimiento de una transformación, mayor será el aprovechamiento de la energía. F. Fíjate en el siguiente ejemplo resuelto y realiza los siguientes ejercicios. Ejemplo.- El motor de una lavadora posee un rendimiento del 80%. Si dicho motor absorbe una energía de 20 kW x h de la red eléctrica, calcular la energía útil y la energía de pérdidas de la transformación. a) Recopilamos los datos del enunciado. Rendimiento = 80% Energía de entrada o utilizada = 20 kW·h. (Importante determinar cuál de las energías conocemos) b) Planteamos la fórmula a utilizar. Rendimiento(η)= Enertía Útil de Salida ∙100 Energía Utilizada o de Entrada c) Sustituimos los datos en la fórmula. 80= Enertía Útil de Salida ∙ 100 20 d) Despejamos la incógnita que nos quede. Enertía Útil de Salida= 80 ∙ 20 1600 = =16 kW ∙ h 100 100 e) Conociendo las energías útil y utilizada, la de pérdidas se obtiene con una simple resta. Ene rgía de Pérdidas=Energía Utilizada−Energía Útil Energía de Pérdidas=20−16=4 kW ∙ h 6 LA ENERGÍA Y SUS TRANSFORMACIONES f) Los resultados finales son: Energía Útil =16 kW ∙ h Energía de Pérdidas=4 kW ∙ h Ejercicio 1. El motor de una batidora posee un rendimiento del 85%. Si dicho motor absorbe una energía de 900000 Julios de la red eléctrica, calcular la energía útil y la energía de pérdidas de la transformación. Ejercicio 2. El motor de un ciclomotor, tiene un rendimiento del 30%. Si el combustible le proporciona una energía de 100000 julios, cuánta energía aprovecha el ciclomotor para moverse. Ejercicio 3. El motor de un exprimidor eléctrico, tiene un rendimiento del 90%. Si la red eléctrica le proporciona una energía de 1,5 kW·h, cuánta energía desperdicia el exprimidor. 7 LA ENERGÍA Y SUS TRANSFORMACIONES 8 LA ENERGÍA Y SUS TRANSFORMACIONES Ejercicio 4. Calcula el rendimiento del motor de un coche que aprovecha una energía de 150000 calorías al tiempo que desperdicia 20000 calorías debido al rozamiento y al calor desprendido por el tubo de escape. ¿Cuánto valdrá la energía aportada por el combustible? 4. Energía Eléctrica. Generación de Energía Eléctrica G. La energía eléctrica es la forma de energía más usada en los países industrializados. Sus principales ventajas son dos: a. . b. . Existen tres grandes procedimientos para obtener energía eléctrica: mediante una pila, mediante un panel fotovoltaico y mediante un generador eléctrico, este último es el método que proporciona la inmensa mayoría de la electricidad en la actualidad. H. Partes y funcionamiento de un generador eléctrico Una central eléctrica utiliza la energía mecánica que produce por ejemplo, la caída del agua, para transformarla, en una máquina llamada generador, en energía eléctrica. El generador tiene dos partes: 1. Rotor 2. ... 9 LA ENERGÍA Y SUS TRANSFORMACIONES Su funcionamiento básico es: I. Rellena la información de las diferentes formas de generación de energía eléctrica. Existen diversos tipos de centrales eléctricas que se diferencian en la fuente de energía que utilizan para mover el rotor. 1. Central Hidráulica 2. Central Nuclear 7. Central Solar Térmica 2. Central Hidráulica 5. Central Hidráulica 8. Central Hidráulica 3. Central Hidráulica 6. Central Hidráulica 9. Central Hidráulica 3. Central Hidráulica Fuente de energía empleada: Funcionamiento: Potencia Eléctrica Generada: 10 LA ENERGÍA Y SUS TRANSFORMACIONES 4. Central Geotérmica Fuente de energía empleada: Funcionamiento: Potencia Eléctrica Generada: 5. Central Térmica Fuente de energía empleada: Funcionamiento: Potencia Eléctrica Generada: 11 LA ENERGÍA Y SUS TRANSFORMACIONES 6. Central Nuclear Fuente de energía empleada: Funcionamiento: Potencia Eléctrica Generada: 7. Central de Ciclo Combinado Fuente de energía empleada: Funcionamiento: Potencia Eléctrica Generada: 8. Central Eólica Fuente de energía empleada: Funcionamiento: 12 LA ENERGÍA Y SUS TRANSFORMACIONES Potencia Eléctrica Generada: 9. Central Solar Térmica Fuente de energía empleada: Funcionamiento: Potencia Eléctrica Generada: 10. Central Fotovoltáica Fuente de energía empleada: Funcionamiento: Potencia Eléctrica Generada: 13 LA ENERGÍA Y SUS TRANSFORMACIONES 11. Energía Oceánica Fuente de energía empleada: Funcionamiento: Potencia Eléctrica Generada: 12. Impacto ambiental La construcción y mantenimiento de una central eléctrica implica necesariamente un cambio en el medio, debido tanto a la construcción de infraestructuras (carreteras, edificios,…) como a los residuos que su actividad genera. Todo debe ser evaluado con antelación a la puesta en marcha de la central en el llamado estudio de impacto ambiental. J. Indica los principales tipos de impacto que caracteriza a cada central eléctrica. 1. Hidroeléctrica… desvíos de agua, inundaciones de tierras. 2. Térmica… 3. Nuclear… 14 LA ENERGÍA Y SUS TRANSFORMACIONES 4. Ciclo Combinado… 5. Eólica… 6. Solar… 7. Oceánica… 15 LA ENERGÍA Y SUS TRANSFORMACIONES 6. Transporte y distribución de energía eléctrica Los lugares donde se ubican las centrales eléctricas suelen estar, en muchos casos, lejos de las ciudades e industrias. Como la energía eléctrica no se puede almacenar en grandes cantidades hay que transportarla desde las centrales hasta las casas. El transporte implica tres procesos: 1. Elevación del voltaje 2. 3. 16 LA ENERGÍA Y SUS TRANSFORMACIONES 17 LA ENERGÍA Y SUS TRANSFORMACIONES A partir de este punto termina el transporte de electricidad y empieza la fase de distribución a los hogares e industrias, normalmente por medio de canalizaciones subterráneas, en esta fase el voltaje se reduce a ... 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