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FÍSICA Y QUÍMICA 4.º ESOTrabajo y energía
Trabajo y energía
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PARA EMPEZAR
ESQUEMA
INTERNET
FÍSICA Y QUÍMICA 4.º ESOTrabajo y energía
Esquema de contenidos
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ESQUEMA INTERNET INICIO
La energía
Tipos de energía
Propiedades de la energía
La fuerza de rozamiento
¿Qué es el trabajo?
El trabajo
El trabajo modifica la energía
Potencia
Las máquinas mecánicas
Fuentes de energía
Clasificación de las fuentes de energía
Aprovechamiento de los combustibles fósiles
Aprovechamiento de la energía nuclear
Aprovechamiento de la energía hidráulica
Aprovechamiento de la energía eólica
Aprovechamiento de la energía solar térmica
Aprovechamiento de la energía solar fotovoltaica
Ciclo de la energía
Consumo de energía a lo largo de la historia
Producción de energía en Europa
Producción de energía en España
Consumo de energía en España
FÍSICA Y QUÍMICA 4.º ESOTrabajo y energía
Para empezar, experimenta y piensa
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Energía potencial Energía cinética
Dejamos caer dos bolas, una de hierro y otra de madera
desde la misma altura.
Arcilla blandaLas bolas caen a la vez.
Si con un cuentagotas vamos rellenando de
agua las huellas de cada impacto…
A
Dejamos caer la bola desde la posición A.
¿Destruirá la construcción?
¿Qué huella contendrá más gotas?
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Tipos de energía
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La energía es una propiedad de los cuerpos o de los sistemas materialesque les permite producir cambios en ellos mismos o en otros cuerpos.
Energía cinética (EC). Es la energía que tienen los cuerpos por el hecho de estar en movimiento. Su valor depende de la masa del cuerpo (m) y de su velocidad (v): EC =1/2 m·v2
Energía potencial(EP). Es la energíaque tienen los cuerpos por ocupar una determinada posición.
Energía potencial gravitatoria. Es la energía que tienen los cuerpos por estar en un lugar determinado sobre el suelo terrestre. Su valor depende de la masa del cuerpo (m), del valor de g en ese lugar y de la altitud a la que se encuentre sobre la superficie de la Tierra (h). EP = m g h⋅ ⋅
Energía potencial elástica. Es la energía que tienen los cuerpos que sufren una deformación. Su valor depende la constante de elasticidad del cuerpo, k, y de lo que se ha deformado (x): EE = 1/2 k·x2
Es la energía que se transfiere cuando se ponen en contacto dos cuerpos que están a distinta temperatura.
Es la energía debida a los enlaces que se establecen entre los átomos y demás partículas que forman una sustancia.
Es la energía que emiten los átomos cuando sus núcleos se rompen (energía de fisión) o se unen (energía de fusión).
Es la energía que se propaga mediante ondas electromagnéticas, como la luz.Son ejemplo de energía radiante la energía solar, las microondas, los rayos X, etc.
Energía térmica
Energía química
Energía nuclear
Energía radiante
Energía mecánica Es la energía que está ligada a la posicióno al movimiento de los cuerpos. Existen dostipos de energía mecánica. La energíamecánica (EM) de un cuerpo es la suma de sus energías cinéticay potencial.EM = EC + EP
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Propiedades de la energía
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La energía se transfiere
La energía se transforma
La energía se conserva
Calor
En los botes, parte de la energía se transforma en calor. Se degrada porque no
puede ser utilizada de manera útil.
La energía se puede almacenar y transportar
Una cocina transfiere energía térmica a la
paellera.
Las pilas almacenan energía.
La energía se degrada
La energía eléctrica se transporta por el tendido eléctrico.
Cuando la chica cae, su energía potencial
se transforma en cinética.
En cada transformación, la cantidad total de energía se conserva.
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¿Qué es el trabajo?
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El trabajo es la energía que se transfiere de un cuerpo (o sistema) a otro por medio de una fuerza que provoca un desplazamiento. En el SI se mide en julios
(J).
El chico hace un gran esfuerzo con la
mochila, pero no realiza ningún trabajo.
El chico que arrastra la mochila, si realiza un trabajo, pues aplica
una fuerza que provoca el desplazamiento de la mochila.
DesplazamientoPeso
Peso
α αFX
→F→
F→
FX
→
FX
→
W = F · x · cosα
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La fuerza de rozamiento
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El trabajo de la fuerza de rozamiento siempre es negativo, pues la fuerza de rozamiento siempre se opone al movimiento.
Wroz = F roz· x · cos 180º = - Froz· x
F→
Froz
→
P→
N→
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El trabajo modifica la energía
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Cuando sobre un cuerpo actúa una fuerza vertical que le hace
desplazarse en esa misma dirección con velocidad constante, el trabajo
desarrollado coincide con la variación de energía potencial que
experimenta el cuerpo.W=∆EP
Cuando sobre un cuerpo actúa un fuerza que le provoca un desplazamiento en su misma
dirección, el trabajo desarrollado coincide con la variación de
energía cinética que experimenta el cuerpo.
WF=∆EC Cuando sobre un cuerpo actúa una fuerza que provoca cambios en su velocidad y en su
posición, el trabajo de esa fuerza es igual a la variación de energía mecánica que
experimenta el cuerpo.WF=∆EM
F→
P→
F→
h2
h1
Energía cinéticaEnergía potencial
Energía mecánica
P→
F→
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Potencia
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La potencia (Ρ) relaciona el trabajo realizado con el tiempo que se emplea en ello:
Ρ = W / t ; Ρ = E / t ; En el SI la potencia se mide en vatios (W).
Potencia y velocidad
P = W F · x
= tt
= F · v
Potencias típicas de algunas máquinas.
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Las máquinas mecánicas
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ααS2
S1
d1
d2
Las máquinas son dispositivos que transforman una energía o un trabajo en otro que resulte más provechoso.
PALANCA PLANO INCLINADO
F1
→
F2
→
h hd1 d2
F1
→F2
→
F2
→F1
→<
Se llama rendimiento de una máquina (η) a la relación entre el trabajo útil que se obtiene y el trabajo aplicado o trabajo motor.
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Clasificación de las fuentes de energía
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Renovable ContaminanteLimpia ConvencionalAlternativaNo renovable
Geotérmica
Biomasa
Biocombustibles
Fuente de energía
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Aprovechamiento de los combustibles fósiles
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Eléctrica
Entrada de combustible
La energía obtenida en la combustión se emplea en calentar agua.
Salida de residuos
gaseosos.1
Química1
2
Térmica2
3
Cinética3
El vapor hace mover la turbina.
El movimiento de la turbina se transmite a un generador que produce la corriente eléctrica.
Vapor de agua
Agua
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Aprovechamiento de la energía nuclear
Núcleo del reactor. Es la zona donde se encuentra el combustible.
1
Combustible. Suele ser óxido de uranio.
Moderador. Es un material cuya función es mantener la reacción en cadena Turbinas. El agua
se evapora y mueve las turbinas.
2
3 Generador. El movimiento de la turbina se transmite a un generador que produce la corriente eléctrica
Eléctrica
Química1
Térmica2
Cinética3
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Aprovechamiento de la energía hidráulica
Eléctrica
Potencial1
Cinética2
Embalse. Se construye en la parte superior del río.
1
Turbina. Gira debido al paso del agua
2El generador transforma esta energía mecánica en electricidad de bajo voltaje.
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INICIO
Aprovechamiento de la energía eólica
Eléctrica
Cinética1
El generador es el dispositivo que transforma el movimiento de giro del multiplicador (a alta velocidad) en electricidad.
1
El rotor es el elemento que convierte la energía del viento en energía mecánica.
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INICIO
Aprovechamiento de la energía solar térmica
Eléctrica
Radiante1
Térmica2
Los heliostatos. Concentran la radiación solar sobre una tubería.
1 El vapor mueve la turbina.
2
La turbina está conectada a un generador que transforma la energía mecánica en electricidad a bajo voltaje.
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Aprovechamiento de la energía solar fotovoltaica
Eléctrica
Radiante1
El silicio es el principal componente de los paneles solares fotovoltaicos.
Los rayos solares inciden perpendicularmente sobre el panel solar y producen un efecto fotoeléctrico. La luz incide sobre los electrones del panel y los pone en movimiento: se genera corriente eléctrica.
1
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Ciclo de la energía
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INICIO
Los vehículos funcionan con
derivados del petróleo.
Los restos fósiles de algunos animales marinos
forman petróleo.
Las células fotoeléctricas transforman la luz en electricidad.
Las plantas alimentan a animales y personas.
Los animales alimentan a las personas.
Fotosíntesis
Los restos fósiles de plantas forman
carbón mineral.
Los rayos solares calientan la atmósfera y evaporan mares y ríos.
Lluvias
El agua de las presas mueve los generadores y se obtiene energía
eléctrica.
Las centrales térmicas producen electricidad
a partir de un combustible.
Fabricación de pilas
Las pilas producen electricidad.
Utilización de carbón en las fábricas
Utilización de petróleo en las
fábricas
Utilización de petróleo en las
centrales térmicas
Los rayos solares calientan la atmósfera y producen los
vientos
Las centrales eólicas aprovechan la energía
del viento para producir electricidad.
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Consumo de energía a lo largo de la historia
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INICIO
Homo sapiens (150000 a.C.)
Uso del arco y del fuego
(40000 a.C.)
Hombre agricultor y sedentario
(10000 a.C.)
Hombre preindustrial
(hasta el siglo XVIII)
Hombre industrial
(XVIII - primera mitad del XX)
Hombre actual
Alimento
Uso doméstico y servicios
Industria y agricultura
Transporte
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%
0
5
10
15
20
25
30
35
40
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INICIO
Energía nuclear Petróleo y derivados Gas natural Energías renovables Carbón
30,3 %
19,6 %
25,2 %
12,1 % 12,8 %
Producción de energía en Europa
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Producción de energía en España
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INICIO
Año 2006 Carbón
Petróleo
Gas natural
Nuclear
Hidráulica
Otras renovables
19,5%
0,4%
0,2%
49,0%
16,9%
23,9%
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Consumo de energía en España
ESQUEMA INTERNET
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CLIC PARA CONTINUAR
INICIO
Año 2006
Carbón
Petróleo y derivados
Gas
Electricidad2,1%
57,8%
15,8%
20,4%
3,9%
Energías renovables
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Enlaces de interés
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