TIpos de energa

Tabla de contenidoIntroduccin2Energa cintica3Energa potencial3Energa interna4Calor6Entalpa9Primera Ley de la Termodinmica9Ecuacin de Bernoulli10Bibliografa11

TIPOS DE ENERGAIntroduccinElhombreinvestiga lo que sucede en nuestrouniversopara comprender mejor lasleyesque rigen los fenmenos fsicos, qumicos, biolgicos, geolgicos y en consecuencia, utilizarlas en beneficio de lasociedadhumana de este modo, se ha visto obligado a producir diferentes objetos en tecnologas cada vez ms avanzadas que requieren elempleode la energa.La energa es difcil de definir pero cuando decimos al levantarnos si hay disposicin para enfrentarel trabajo; "estamos llenos de energa, si una actividad dura largo rato comentamos", hemos perdido mucha energa.Esto sirve de base para comprender que la energa se caracteriza por la capacidad que tienen los cuerpos para realizar untrabajo, se conoce como energa apreciada, si es capaz de producir mucho trabajo (ejemplo: la energa elctrica) y como energa poco apreciada si no es capaz de producir mucho trabajo (ejemplo: la energa trmica a bajatemperatura).El sol es la principal fuente decalordela tierray de toda la energa que pone en marcha la maquinaria atmosfrica, es una fuente natural que nos proporciona energa en forma deluzy de calor.

Energa cinticaLa energa cintica (siglas en ingls K.E.) es la energa del movimiento. La energa cintica de un objeto es la energa que posee a consecuencia de su movimiento. La energa cintica* de un punto material m est dada por

La energa cintica es una expresin del hecho de que un objeto en movimiento, puede realizar un trabajo sobre cualquier cosa que golpee; cuantifica la cantidad de trabajo que el objeto podra realizar como resultado de su movimiento. La energa mecnica total de un objeto es la suma de su energa cintica y su energa potencial.Para un objeto de tamao finito, esta energa cintica se llama la energa cintica de traslacin de la masa, para distinguirlo de cualquier energa cintica rotacional que puede poseer. La energa cintica total de una masa, se puede expresar como la suma de la energa cintica de traslacin de su centro de masa, ms la energa cintica de rotacin alrededor de su centro de masa.*Se supone que la velocidad es mucho menor que la velocidad de la luz. Si la velocidad es comparable a c, se debe usar la expresin de la energa cintica relativista.Energa potencialLa energa potencial es una energa que resulta de la posicin o configuracin del objeto. Un objeto puede tener la capacidad para realizar trabajo como consecuencia de su posicin en un campo gravitacional (energa potencial gravitacional), un campo elctrico (energa potencial elctrica), o un campo magntico (energa potencial magntica). Puede tener energa potencial elstica como resultado de un muelle estirado u otra deformacin elstica.

Energa Potencial GravitacionalLaenerga potencialgravitacional es laenergaque posee un objeto, debido a su posicin en un campo gravitacional. El uso ms comn de la energa potencial gravitacional, se da en los objetos cercanos a la superficie de la Tierra donde la aceleracin gravitacional, se puede presumir que es constante y vale alrededor de 9.8 m/s2. Puesto que elcero de energa potencial gravitacional, puede elegirse en cualquier punto (como la eleccin del cero de un sistema de coordenadas), la energa potencial a una altura h por encima de ese punto es igual al trabajo que sera requerido para elevar el objeto a esa altura sin cambio neto en suenerga cintica. Puesto que la fuerza requerida para elevar un objeto es igual a supeso, se sigue que la energa potencial gravitacional es igual a su peso multiplicado por la altura a la que se eleva.

Energa Potencial GravitacionalLa expresin general para la energa potencial gravitacional, surge de laley de la gravedad, y es igual al trabajo realizado contra la gravedad, para llevar una masa a un punto determinado del espacio. Como consecuencia de la naturaleza de la fuerza de gravedad dependiente delinverso del cuadrado, la fuerza se acerca a cero para grandes distancias, y por tanto cobra sentido elegir elcero de energa potencial gravitacionala una distancia exterior infinita. Entonces, la energa potencial gravitacional cerca de un planeta es negativa, puesto que la gravedad realiza un trabajo positivo cuando se acerca la masa. Este potencial negativo es indicativo de un "estado ligado"; una vez que la masa est cerca de un cuerpo grande, es atrapada hasta que algo pueda suministrarle energa suficiente que le permita escapar. La forma general de la energa potencial gravitacional de una masa m es:

Donde G es la constante gravitacional, M es la masa del cuerpo atractivo y r es la distancia entre sus centros.Esta es la frmula de la energa potencial gravitacional ms til para el clculo de la velocidad de escapede la gravedad de la Tierra.Energa internaLa energa interna se define como laenergaasociada con el movimiento aleatorio y desordenado de las molculas. Est en una escala separada de la energa macroscpica ordenada, que se asocia con los objetos en movimiento. Se refiere a laenerga microscpicainvisible de la escala atmica y molecular. Por ejemplo, un vaso de agua a temperatura ambiente sobre una mesa, no tiene energa aparente, ya seapotencialocintica. Pero en escala microscpica, es un hervidero de molculas de alta velocidad que viajan a cientos de metros por segundo. Si el agua se tirase por la habitacin, esta energa microscpica no sera cambiada necesariamente por la superimposicin de un movimiento ordenada a gran escala, sobre el agua como un todo.

LaUes el smbolo comn ms usado para representar la energa interna.Las cantidades relacionadas con la energa, que son particularmente tiles en la termodinmica qumica son laentalpa, laenerga libre de Helmholtz, y la energa libre de Gibbs.

Energa MicroscpicaLa energa interna representa energa a escala microscpica. En un gas monoatmico ideal, esto es exactamente, la energa cintica de traslacin del movimiento lineal de los tomos tipo "esferas duras". El comportamiento del sistema est bien descrito por la teora cintica. Sin embargo en los gases poliatmicos, tambin hay energa cintica rotacional y de vibracin. Por tanto, en los lquidos y slidos, hay energa potencial asociada con las fuerzas atractivas intermoleculares. Una visualizacin simplificada de las contribuciones a la energa interna puede ayudar en el conocimiento de las transiciones de fases y otros fenmenos que implican a la energa interna.

Ejemplo de Energa Interna

Cuando se calientan ambas muestras de agua y de cobre 1C, la adicin proporcionada a sus energas cinticas es la misma en ambos casos, puesto que eso es lo que mide la temperatura. Pero para conseguir este incremento en el agua, se le debe aadir a la parte de energa potencial de la energa interna, una proporcin de energa mucho ms grande. De modo que la energa total necesaria para aumentar la temperatura del agua es mucho ms grande, o sea; su calor especfico es mayor.CalorEl calor se puede definir como la energa de trnsito desde un objeto con altatemperaturaa un objeto con menor temperatura. Un objeto no posee "calor"; el trmino apropiado para la energa microscpica de un objeto es energa interna. La energa interna puede aumentarse, transfirindole energa desde uno con ms alta temperatura (ms caliente) -es lo que propiamente llamamos calentamiento-.

Ejemplo de Calor y Trabajo

Este ejemplo de intercambio entrecalorytrabajocomo agentes que aaden energa a un sistema, nos puede ayudar aclarando algunos conceptos errneos sobre el calor. Encontr la idea en un pequeo artculo de Mark Zemansky titulado "Uso y mal uso de la palabra 'calor' en la enseanza de la Fsica". La idea clave de este ejemplo es que, si se nos presenta un gas con una temperaturaalta, no podemos decir si alcanz esa temperatura alta por calentamiento, por ejercer trabajo sobre l, o una combinacin de los dos.En la descripcin de la energa que tiene un objeto a alta temperatura, no es correcto el uso de la palabra calor para decir que el objeto "posee calor" - es mejor decir que el objeto poseeenerga interna, como resultado de su movimiento molecular. Es mejor reservar la palabra calor para describir el proceso de transferencia de energa, desde un objeto a alta temperatura hacia otro a ms baja temperatura. Seguramente podemos tomar un objeto con baja energa interna y elevarla a una energa interna ms alta por medio de su calentamiento. Pero tambien podemos aumentar su energa interna realizando trabajo sobre l, y como la energa interna de un objeto a alta temperatura reside en el movimiento aleatorio de sus molculas, no podemos decir que mecanismo se us para proporcionarle esa energa.Equivalente Mecnico del CalorEl flujo decalory eltrabajo, son dos formas de transferencia deenerga. Como se ilustra en elejemplo de calor y trabajo, se puede elevar la temperaturade un gas, tanto calentndolo, como realizando un trabajo sobre l, o una combinacin de los dos.En un clsico experimento en 1843, James Joule demostr la equivalencia de energa de calentamiento y realizadora de trabajo, usando el cambio en la energa potencialde unas masas suspendidas, que agitaban y calentaban el agua de un contenedor aislado, mediante unas paletas. Unas medidas cuidadosas, demostraron que el aumento en la temperatura del agua era proporcional a la energa mecnica empleada en agitar el agua. En esos tiempos se acept la calora como unidad de calor, y el julio como unidad de energa mecnica. Tambin se intrudujo la unidad trmica britnica (BTU). Sus relaciones con el julio son

Estas conversiones son valores de la tabla International Steam Table (IT), y se pueden encontrar variaciones de hasta el 0.5% puesto originariamente se basaron en energa por cambio de temperatura del agua, y estos cambios varan un poco dependiendo de la propia temperatura. La capacidad calorfica del agua cambia ligeramente con la temperatura.Trabajo a Presin Constante

De la definicin detrabajo W=Fd realizado por una fuerza constante F actuando a lo largo de una distancia d:

Solamente para un proceso a presin constante, el trabajo es:

EntalpaEn la termodinmica de reacciones qumicas y en los procesos no cclicos son tiles cuatro cantidades llamadas "potenciales termodinmicos". Estos son laenerga interna, la entalpa, laenerga libre de Helmholtzy laenerga libre de Gibbs. La entalpa se define porH = U + PVDonde P y V son la presin y el volmen, y U es la energa interna. La entalpa es por tanto unavariable de estadomedible de forma precisa, puesto que se define en funcin de las otras tres variables de estado medibles de forma precisa. Es algo paralelo a laprimera ley de la termodinmicaen un sistema a presin constanteQ = U + PVpuesto que en este caso Q=H

Se trata de una cantidad til en el seguimiento de las reacciones qumicas. Si como resultado de una reaccin exotrmica se libera un poco de energa de un sistema, tiene que aparecer de alguna forma medible en funcin de las variables de estado. Un incremento de la entalpa H = U + PV se debera asociar con un incremento en la energa interna que podra medirse por la calorimetra, o por el trabajo realizado por el sistema, o por una combinacin de los dos.La energa interna U podra considerarse como, la energa necesaria para crear un sistema en ausencia de cambios en la temperatura o el volumen. Pero si el proceso cambia el volumen, como en las reacciones qumicas que producen productos gaseosos, entonces se debe realizartrabajopara producir cambio en el volumen. En un proceso a presin constante, el trabajo que debemos realizar para producir un cambio de volumen V es PV. Por tanto el trmino PV se puede interpretar como el trabajo que se debe hacer para "crear espacio" para el sistema, si se presume que empez con un volumen cero.Primera Ley de la TermodinmicaLa primera ley de la termodinmica, es la aplicacin del principio de conservacin de la energa, a los procesos de calor y termodinmico:

La primera ley hace uso de los conceptos claves deenerga interna,calor, y trabajo sobre un sistema. Usa extensamente el estudio de losmotores trmicos. La unidad estndar de todas estas cantidades es el julio, aunque algunas veces se expresan encaloras o BTU.En los textos de Qumica es tpico escribir la primera ley como U=Q+W. Por supuesto que es la misma ley, -la expresin termodinmica del principio de conservacin de la energa-. Exactamente se define W, como el trabajo realizadosobreel sistema, en vez de trabajo realizadoporel sistema. En un contexto fsico, el escenario comn es el de aadir calor a un volumen de gas, y usar la expansin de ese gas para realizar trabajo, como en el caso del empuje de un pistn, en un motor de combustin interna. En el contexto de procesos y reacciones qumicas, suelen ser ms comunes, encontrarse con situaciones donde el trabajo se realiza sobre el sistema, ms que el realizado por el sistema.Ecuacin de BernoulliLa ecuacin de Bernoulli, se puede considerar como una apropiada declaracin del principio de laconservacin de la energa, para el flujo de fluidos. El comportamiento cualitativo que normalmente evocamos con el trmino "efecto de Bernoulli", es el descenso de la presin del lquido en las regiones donde la velocidad del flujo es mayor. Este descenso de presin por un estrechamiento de una va de flujo puede parecer contradictorio, pero no tanto cuando se considera la presin como unadensidad de energa. En el flujo de alta velocidad a travs de un estrechamiento, se debe incrementar la energa cintica, a expensas de la energa de presin.

Bibliografahttp://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/hframe.html