LA ENERGÍA Y SU TRANSFORMACIÓN.

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4.2.- CONCEPTO DE ENERGÍA Y SUS UNIDADES

La energía se define como la capacidad que tiene un cuerpo para realizar un trabajo. Toda la energía procede directa o indirectamente del Sol, excepto una pequeña parte que procede del interior de la Tierra y se manifiesta en forma de volcanes, terremotos, géiseres, etc. Las unidades más corrientes de energía son:

SISTEMA

CEGESIMAL

INTERNACIONAL

TECNICO

Ergio= dina.cm

Julio= ( N.m)

Kilográmetro = (Kp.m)

Otras unidades de energía son:

Caloría: Se define como la cantidad de calor necesaria para elevar un gramo de agua de la temperatura de 14,5 ºC a 15,5 ºC. a presión de 1 atmósfera.

La equivalencia entre calorías y julios es:

1 caloría = 4,18 julios

1 julio = 1/ 4,18 = 0,239 calorías

De la definición de caloría se deduce una ecuación matemática que determina que la cantidad de calor que una sustancia puede coger o soltar depende de sus temperaturas finales e iniciales, su masa y el calor especifico.

Q= m.Cp.( T2-T1)

En donde Q = Calor intercambiado

m = masa de la sustancia expresada en gramos

Cp = Calor especifico de la sustancia. Está tabulado

T2 = Temperatura final

T1 = Temperatura inicial

4.3.- FORMAS DE MANIFESTACIÓN DE LA ENERGÍA

La energía puede manifestarse de 5 formas diferentes, pudiendo pasar de una forma a otra con mayor o menor dificultad. Estas formas son:

- Energía mecánica: Es la energía almacenada en los cuerpos, y puede definirse como la capacidad que tiene un cuerpo para realizar un trabajo en virtud de su velocidad (energía cinética), de su posición en un punto de un campo gravitatorio (energía potencial gravitatoria) o de su estado de tensión (energía potencial elástica).

- Energía cinética: Es la energía que tiene todo cuerpo debido a su velocidad. La expresión es:

Ec = ½ m v2

m = masa del objeto en kg

v = velocidad del objeto en m/s

- Energía Potencial gravitatoria: Es la energía que posee todo cuerpo que está elevado respecto de una altura inicial. La expresión es:

Epg = m.g.h.

m = masa del objeto en kg

g = gravedad terrestre (9,8 m/s2)

h = Altura en metros

- Energía potencial elástica: Es la energía que posee un cuerpo elástico (resorte) en función de su estado de tensión. Su valor viene dado por:

Epx = ½ k x2

k = constante elástica del resorte (N/m)

x = deformación en metros.

La suma de energía potencial más energía cinética que tiene un objeto en un momento dado se denomina Energía mecánica.

Em = Ec + Epg + Epx

- Energía calorífica o térmica: Es la energía que tiene un cuerpo que posee calor, se debe a la agitación de las moléculas. El calor puede propagarse de tres maneras diferentes:

1.- Conducción: Consiste en el paso de calor de un cuerpo que tiene más temperatura a otro que tiene menos temperatura (Gradiente de temperatura). Se transporta energía calorífica sin transporte de materia. Normalmente para que se de lugar debe de haber contacto físico y es común entre elementos sólidos. Se permite el intercambio de energía cinética entre unas moléculas y sus vecinas. Ejemplo: Cuando nos calentamos una mano en un radiador.

2.- Convección: Los líquidos o gases calentados (no ocurre así con los sólidos o al menos es despreciable) experimentan una disminución de su densidad de modo que tienden a ascender en el seno del líquido o gas donde están contenidos. Esos movimientos provocan el intercambio de calor por convección. En este caso es un transporte de energía calorífica con transporte de materia. Ejemplo: Calentamos un cazo con agua, el agua del fondo que es calentado, sube a la superficie por ser menos denso y el agua de la superficie desciende hacia el fondo por ser más denso de manera que se genera un movimiento de particular. Puede haber dos convecciones:

- Natural: Debido al movimiento normal de las partículas.

- Forzada: Añadimos un elemento extra que facilita el intercambio de calor, Referido al caso anterior seria, mover el agua con una cuchara para facilitar el intercambio de calor.

3.- Radiación: Consiste en el transporte de energía calorífica que puede tener lugar tanto en presencia de materia como en ausencia de ella, es decir, en el vacío. Se debe a las ondas electromagnéticas. Un cuerpo que está caliente emite ondas electromagnéticas para conseguir enfriarse, de manera que irradia calor. Ésta forma de transmisión del calor suele utilizarse entre objetos que no tienen contacto físico. La energía solar que nos llega desde el sol lo hace por medio de radiación.

Una medida de la acumulación de energía térmica en los cuerpos la obtenemos a partir del calor específico, que se define como la cantidad de calor que es necesario añadir a un cuerpo de masa 1 kg para aumentar su temperatura 1 ºC. La fórmula es

Q= m.Cp.( T2-T1)

En donde Q = Calor intercambiado

m = masa de la sustancia expresada en gramos

Cp = Calor especifico de la sustancia. Está tabulado

T2 =