trabajo física y química
TRANSCRIPT
TEMA 5 – FUENTES DE ENERGÍA Y
SOSTENIBILIDADPor: Sergio Martínez
nº: 17 Curso: 4ºA eso
Asignatura: Física y Química
ÍNDICE
• 1. ¿Qué es?, TIPOS Y TRANSFORMAIONES• 2. EL PRINCIPIO DE LA CONSERVACIÓN,
• DEGRADACIÓN DE LA ENERGÍA y rendimiento energético
• 3. FUENTES ENERGÍA RENOVABLES Y NO RENOVABLES.
• 4. LA CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA.• 5. ENERGÍA Y DESARROLLOSOSTENIBLE.
1.1 ¿Qué es?, TIPOS Y TRANSFORMAIONES
Definición:• (en física) la energía es una propiedad de los sistemas materiales que les permite experimentar y producir
cambios.
• (en tecnología y economía) recurso natural para extraerlo, trasformarlo y darle uso industrial.
Tipos: La energía puede ser química (de los alimentos y combustibles), eléctrica (la suministrada por una pila o
generador), nuclear (extraída de por la liberación del núcleo de átomos), térmica (asociada a la Temp. de los cuerpos)... Otras veces hace referencia a las fuentes que la proporcionan: eólica, solar…
Sin embargo, toda forma presente de energía se puede incluir en dos clases o una combinación de ambas:
-E. cinética: aquella energía que posee un cuerpo al estar en movimiento, definida como el trabajo necesario para acelerar un cuerpo de masa x desde el reposo hasta la velocidad indicada.
-E. potencial: es la energía que tiene dicho sistema para realizar un trabajo en función exclusivamente de su posición
Transformaciones:• La energía adopta diversas formas y puede transformarse de unas en otras.
• En todo cambio, físico o químico se produce una transformación energética
• Ejemplos:
- La energía eléctrica se transforma en cinética en un motor eléctrico.- La energía química en eléctrica en el caso de la pila- La energía potencial elástica de una pértiga pasa a cinética haciendo subir al saltador.
2.1 EL PRINCIPIO DE LA CONSERVACIÓN
• En cualquier transformación energética, la cantidad total de energía se mantiene constante: la suma de todas las formas de energía presentes antes del cambio es igual a la suma de las energías que aparecen después de el cambio, este principio se denomina principio de la conservación de la energía:
- La energía no se crea ni se destruye, se transforma de unas formas en otras. Por ello, la energía total del universo se mantiene constante.
También podemos deducir el principio de la conservación de la energía mecánica, en él la energía cinemática y potencial no es constante debido a la intervención de rozamiento y trabajo externo, en caso de su ausencia, sí permanece constante.
2.2 DEGRADACIÓN DE LA ENERGÍA y rendimiento
energético• En cualquier transformación o proceso, la cantidad total de energía puesta en juego se conserva, pero no se
conserva su calidad: una parte de la energía inicial se disipa caloríficamente y se convierte en energía térmica, y no puede ser íntegramente convertida de nuevo en la forma que tenía inicialmente, por lo cuál:
- La degradación de energía es la pérdida de energía útil: la energía se conserva en los cambios, pero tiende a transformarse en energía térmica, que es menos aprovechable.
• El rendimiento energético, es el cociente entre la energía útil y la suministrada. Expresada en porcentaje.
- Una máquina nunca rinde al 100% porque disipa caloríficamente parte de la e. suministrada.
3.1 introducción (fuentes renovables y no renovables)
Las fuentes de energía no renovables son aquellas cuyas reservas se consumen a un ritmo mayor del que son repuestas por la naturaleza, es el caso de los combustibles fósiles (carbón, petróleo y gas natural) y
de los minerales de uranio.
Todas ellas generan contaminación, tanto su uso como su extracción, ya sea
provocando efecto invernadero, como es el caso del gas natural, destrozando el
entorno para extraerlas o provocando la destrucción de la capa de ozono.
Las fuentes de energía renovables son aquellas cuyas reservas se consumen a un ritmo menos del que son
repuestas por la naturales. Las más importantes son el sol, la biomasa y la hidráulica y eólica.
Estas no generan ningún tipo de contaminación en su uso pero sí en al entorno debido a la instalación de diversos objetos que nos permitan explotar estas
fuentes.
3.2 el carbón• ¿Qué es? : es una roca sedimentaria, formada durante millones de años a partir de residuos vegetales.
• Mayor esplendor: lo alcanzó en la primera revolución industrial (siglo XIX), sustituyó a la madera como combustible debido a su mayor poder energético (30 000 KJ/kg)
• Tipos según su contenido en carbono: antracita (90%), hulla (75% hasta 90%), lignito (60% al 75%) y turba (menos del 60%)
• Usos: La antracita y hulla se usan en la industria siderurgia como combustible para máquinas, mientras que los restantes en centrales térmicas, quemándolos en las calderas.
• Explotación: actualmente es china el mayor explotador con un 36% de participación, seguido por USA e India.
• Extracción: se encuentra bajo tierra, por lo cual su extracción es mediante la construcción de minas.
3.3 el petróleo• ¿Qué es?: es un aceite mineral que ha producido la naturaleza a
lo largo de millones de años a partir de restos de organismos.
• Mayor esplendor: lo alcanzó a principios del siglo XX, en la segunda revolución industrial, desplazando al carbón como combustible debido a su mayor poder energético (40 000 KJ/Kg.), a la mayor facilidad de extracción, a su uso en motores y a la ausencia de residuos sólidos.
• Tipos según su composición química: Parafínico (compuesto por parafina, fluido de color claro con mucho nafta), nafténicos (formado por naftenos e hidruros aromáticos, genera muchos residuos), mixto (combinación de los anteriores) y según su composición por azufre pueden ser dulces (0.5% azufre) y agrarios (menos del 1%).
• Usos: se usa en la industria (fabricar plásticos, aceros...), alimentación (colorantes, antioxidantes..), textiles, productos de limpieza, agricultura (insecticidas), medicina y como combustible.
• Reservas: predominan reservas principalmente en USA y Rusia, se estima que quedan actualmente 1.467.012.000.000 barriles.
• Extracción: se extrae mediante la perforación del suelo y recogida mediante un tubo que lo transporta a una refinería de petróleo.
3.4 GAS NATURAL
• ¿Qué es?: una mezcla de hidrocarburos gaseosos, cuyo componente mayoritario es el metano (90%). Lo encontramos siempre junto a los yacimientos de petróleo.
• Mayor esplendor: desde el día que se descubrió su poder energético (1 m cúbico equivale a 0.9 kg de petróleo, se sustituyó por el petróleo a pesar que de que actualmente usemos los dos, además es menos contaminante ya que su combustión genera dióxido de carbono y agua.
• Usos: el gas natural se usa principalmente en la industria y la casas, para ello se han construido redes de canales que lo conducen asta esos lugares
• Tipos: el gas asociado es el que se encuentra junto al petróleo y el gas no asociado el que se encuentra en compartimentos subterráneos.
• Extracción: mediante pozos de perforación que luego lo llevan a la superficie por medio de ductos.
3.5 la energía nuclear por fisión y fusión
• Fisión: la fuente de energía principal es un isótopo de uranio (U-235) utilizado en los reactores nucleares de fisión en funcionamiento, otro material es plutonio obtenido a partir de uranio en el reactor.
el uranio natural hay que enriquecerlo de isótopos para usarlo como combustible. (se enriquece un 3%)
-La fusión convierte agua en vapor, que mueve un turbina solidaria con un generador eléctrico.
Fusión nuclear: da mas energía que la fisión, los átomos de deuterio y tritio son la fuente de energía conocido, ambos son isótopos de del hidrógeno. Este es un proceso muy común en la naturaleza: las estrellas generan así su energía, sin embargo no existen centrales nucleares de fusión, ya que necesitan Temp. De millones de grados. En caso de desarrollarse, sería una fuente de energía inagotable y poco contaminante, así resolveríamos los problemas energéticos de la humanidad.
3.6 LA BIOMASA• ¿Qué es?: es materia orgánica de origen vegetal o animal. La energía que contiene fue la primera que utilizó el
hombre.
• Tipos: natural (se genera sin intervención humana) o residual (se genera por la intervención humana para uso agrícola o industrial.
• Aprovechamiento energético:
- Forma directa, como combustible de los residuos agrícolas, ganaderos y forestales -Transformación de residuos animales en el combustible biogás a través de fermentaciones producidas por
microorganismos. -Obtención de biocarburantes mediante cultivos de vegetales adecuados (como el bioetanol y biodiesel) -Quema de residuos urbanos en incineradoras, que pueden calentar agua o producir energía eléctrica.
3.7 el sol• ¿Qué es?: la energía solar es la energía radiante que llega directamente del sol. La Tierra recibe cada año del
sol una cantidad de energía 4000 veces mayor que la consumida por la humanidad en ese periodo. Su aprovechamiento ha requerido unos grandes avances tecnológicos.
• Aprovechamiento:
- Fotovoltaica: Las células fotovoltaicas convierten directamente la energía solar en energética. Se usa, por ejemplo, en las calculadoras, prescindiendo así de las pilas.
- Térmica de baja temperatura: Se basa en el calentamiento de un fluido en un colector solar. Se aprovecha para tener agua caliente en edificios.
- Térmica de alta temperatura: Se basa en la concentración de la radiación solar mediante espejos para calentar un fluido a alta temperatura. La producción de vapor mueve la turbina de un generador eléctrico.
• ¿Cómo captan esa energía?: mediante paneles solares o fotovoltaicos, son módulos con células fotovoltaicas que absorben la energía de los rayos solares y la transforman.
3.8 hidráulica y eólica
• ¿Qué son?: las fuentes de energía renovable que más producen debido a su desarrollada tecnología. La hidráulica usa la fuerza del agua y la eólica la del viento para generar energía.
• Hidráulica: Es la energía potencial de una masa de agua embalsada en una presa natural o artificial. Cuando las compuertas de una presa se abren para llenar el otro lado de la presa, provocan una potente corriente que al pasar por la presa mueve unas turbinas solidarias con un generador que crea energía.
• Eólica: Es la energía cinética del viento. Antes se usaba con los molinos de viento para moles trigo y el la navegación de vela, actualmente se usan aerogeneradores que provocan un gran impacto en el entorno, estos al ser movidas sus aspas por el viento hacen girar a la vez un generador que lleva la energía cinética a una central donde pasa a ser energía eléctrica.
3.9 otras fuentes• Introducción.: A pesar de se escasa contribución a
la producción energética global, pueden ser muy importantes.
• Energía geotérmica: - ¿Qué es?: la energía térmica del subsuelo.- Forma de obtener energía: Cuando los focos
calientes están a poca profundidad, se inyecta agua fría para generar vapor y mover turbinas que dan lugar a energía eléctrica.
• La energía del mar:
- Tipos: .Maremotriz: la energía potencial que adquiere el agua
marina al subir y bajar la marea..Undimotriz: la del movimiento de las olas..La de las corrientes: la energía cinética de las corrientes
marinas..Maremotérmica: se debe a las diferentes temperaturas
entre aguas superficiales y profundas.
3.10 ventajas y desventajasNO RENOVABLES:
Ventajas:
- La energía procedente de las fuentes es barata y fácil de obtener.
- La tecnología requerida para el aprovechamiento de la energía está muy desarrollado.
Desventajas:
- Reservar limitadas.- La combustión del carbón y el petróleo libera a la
atmósfera gases que contribuyen a la lluvia ácida.- Las emisiones de dióxido de carbono provocan el
efecto invernadero.- Los reactores nucleares de fisión producen
residuos radiactivos de larga duración y difíciles de almacenar.
RENOVABLES:
Ventajas:
-Reservas prácticamente inagotables.
- Impacto ambiental más reducido que las no renovables.
- Carácter autóctono: energía producida cerca de donde se consume.
- Su uso favorece el desarrollo de la tecnología necesaria para su aprovechamiento.
-Desventajas:
-Conocimientos y tecnología necesarios para su uso están poco desarrollados, generación de energía reducida.
- Es mucho mas cara que la energía no renovable.
- La producción de eólica o la hidráulica depende de condiciones meteorológicas.
4. La contaminación atmosférica y sustancias contaminantes.
• Es la presencia en el aire de sustancias gaseosas, líquidas o sólidas, perjudiciales para las personas, el resto de seres vivos y el entorno
• Las sustancias contaminantes pueden tener origen natural, como las erupciones volcánicas, o artificial, debido a la actividad humana.
Así , la quema de combustibles fósiles en coches, centrales, industrias… arroja a la atmosfera gases contaminantes: dióxido de azufre, óxidos de nitrógeno, monóxido de carbono etc.
EFECTOS DE ESTAS SUSTANCIAS:- Óxidos de azufre y nitrógeno: irritación en ojos y nariz, afecciones al aparto respiratorio, retraso en el crecimiento
de plantas y corrosión de metales. También producen lluvia ácida.- Monóxido de carbono: es muy tóxico y altas concentraciones pueden causar la muerte.- Ozono en la troposfera: irritaciones en las mucosas y afectación pulmonar.- Dióxido de carbono: no contamina ni produce daños pero ayuda al efecto invernadero.
4.1 LA LLUVIA ÁCIDA.• Los óxidos de azufre reaccionan con el vapor de agua en las capas altas de la atmósfera produciendo ácido
sulfúrico; de igual forma, los óxidos de nitrógeno producen ácido nítrico. Cuando estos dos ácidos se mezclan con el vapor de agua, precipitan en forma de lluvia.
• EFECTOS:
- Alteración del crecimiento de las plantas.
- Incremento de la acidez del suelo y aguas.
- Disuelve metales tóxicos que luego pasan desde el agua de lagos y ríos a la cadena alimentaria.
- Deterioro de monumentos construidos con piedra caliza.
4.2 el efecto invernadero.
• Gases que lo generan: Dióxido de carbono y metano (en menor medida).
• ¿Qué es?: Fenómeno por el que determinados gases retienen parte de la energía que el suelo emite al haber sido calentado por la radiación solar.
• ¿Cómo surge?: El actual equilibrio entre energía absorbida y radiada mantiene la Temp. De la Tierra a 15 grados. La concentración de los GEI (gases que estimula el efecto invernadero) se ha mantenido constante en los últimos dos mil años. Sin embargo la humanidad ha incrementado la emisión de gases a la atmósfera, lo que produce el aumento de la temperatura media. Es un fenómeno atmosférico natural que permite mantener una temperatura agradable en el planeta, al retener parte de la energía el Sol, el aumento de estos gases lo provoca.
• Efectos:
- Aumento de precipitaciones en zonas húmedas.
- Aridez en zonas secas.
- Fusión de hielos polares provocando la inundación de zonas costeras.
4.3 el deterioro de la capa de ozono.
El ozono de la estratosfera absorbe el 90% de radiación ultravioleta que llega a la Tierra procedente del Sol y nos
protege de sus efectos perjudiciales.
Los gases CFC (clorofluorocarbonos), empleados en aerosoles y en circuitos de refrigeración, reaccionan con el ozono destruyendo sus moléculas. La disminución de
la capa de ozono origina un aumento de la radiación ultravioleta nociva que llega a la superficie terrestre.
En los Polos, esta disminución de concentración de ozono se incrementa cada primavera por motivos meteorológicos, creando agujeros de ozono, un lugar donde el ozono es
reducido anormalmente.
Los efectos de ellos pueden muy perjudiciales como cáncer de piel, lesiones en ojos y deterioro del sistema inmunológico. También daña gravemente los ecosistemas, sobretodo los acuáticos.
Actualmente las últimas mediciones parecen indicar que el agujero de ozono se recuperará levemente, aunque hasta 2025 no habrá datos significativos de ello.
5 energía y desarrollo sostenible, el problema energético
• Causas que contribuyen a la carencia energética:
- DEGRADACIÓN DE LA ENERGÍA: - AGOTAMIENTO DE LAS FUENTES DE ENERGÍA:
Es origen físico del problema energético. Se consume a un ritmo mayor del que es repuesto por la
La energía transferida íntegramente por calor no naturaleza. Por ello esas fuentes de energía se agotaran
puede transformarse en otras formas. Debido a
ello, la energía disponible en cada momento va
perdiendo calidad y es necesario extraer nuevas
cantidades de energía.
LA DEMANDA CRECIENTE DE ENERGÍA:
Las reservas energéticas se consumen cada vez a un ritmo mayor. Además dichas
reservas se encuentran solo en cierto países, por ello el precio varía de un lugar a otro según el interés sociopolítico. Esto
ha creado crisis energéticas con repercusiones en la economía de países.
5.1 ENERGÍA Y MEDIOAMBIENTE
• El actual modelo de desarrollo económico, basado en el uso de los combustibles fósiles y la energía nuclear, ha tenido efectos medioambientales negativos. La contaminación de la atmosfera , agua y suelo no conoce fronteras
• Por ellos, el uso generalizado de la energía debe ser compatible con hábitos de consumo que reduzcan el impacto ambiental.
• - La triple R : REDUCIR, RECICLAR Y REUTILIZAR.• - El ahorro energético.• - Aprovechamiento de fuentes de energía menos contaminantes.
Entre los efectos negativos destacan los explicados en
anteriores diapositivas. (efecto invernadero, lluvia ácida, agujeros
en la capa de ozono…)
5.2 energía y desarrollo sostenible
• Un crecimiento económico incontrolado acarrea grandes perjuicios medioambientales y el agotamiento de muchas fuentes. Un equilibrio entre el desarrollo económico y el medioambiente exige:
SOSTENIBILIDAD AMBIENTAL.
La actuación humana sobre el medio natural debe ser compatible con su recuperación al mismo ritmo, conservando la biodiversidad y ecosistemas. Los recursos naturales no pueden extraerse a un ritmo mayor que el de su reposición. Se impone el principio de la precaución, no se deben realizar act. Productivas hasta que no se demuestre que son dañinas.
SOSTENIBILIDAD SOCIAL
La organización de la sociedad debe respetar el medio ambiente y asegurar una distribución equilibrada de los recursos energéticos.
SOSTENIBILIDAD ECONÓMICA
Las actuaciones humanas sobre el entorno deben ser económicamente rentables y viables.
5.3 medidas para una utilización sostenible de la energía y contribución de
la ciencia.
MEDIDAS-AHORRO DE ENERGÍA: es cara y escasa por tanto adopta medidas
de ahorro tanto colectivas como individuales. Utiliza la energía mínima que necesites y no la gastes en cosas innecesarias.
-DIVERSIFICACIÓN DE LAS FUENTES DE ENERGÍA: para obtener la energía primaria de distintas fuentes y tener un uso equilibrado.
-IMPULSO DE ENERGÍAS RENOVBLES: favoreces el desarrollo tecnológico y respetan más el medio ambiente.
-DESARROLLO DE ENERGÍAS AUTÓCTONAS: más cercanas al consumidor y disminuyen la dependencia energética del exterior.
CONTRIBUCIÓN DE LA CIENCIA-DESARROLLO DE NUEVAS ENERGÍAS: como el hidrógeno y la
fusión nuclear.-MEJORA DE LAS TECNOLOGÍAS DE PRODUCCIÓN DE LA
ENERGÍA: los avances tecnológicos y científicos en los distintos campos de la energía.
-DESARROLLO DE MÉTODOS DE AHORRO: mediante el diseño de procedimientos y aparatos que optimizan el uso de energía, como
las bombillas de bajo consumo.-DISMINUCIÓN DEL IMPACTO AMBIENTAL: como las investigaciones
para capturar y almacenar dióxido de carbono emitido y acabar con el efecto invernadero.
BIBLIOGRAFÍA
LIBRO DE FÍSICA Y QUÍMICA 4º ESO WWW.WIKIPEDIA.COMIMÁGENES DE GOOGLE
FIN