CCNN 2º ESO Tema 10. La energía. A

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DESARROLLO DE LA UNIDAD 10:

En esta unidad vamos a ver…

1. ¿Qué es la energía?

2. Características de la energía

3. Formas de presentarse la energía

4. Las fuentes de energía y sus tipos

5. Fuentes no renovables de energía (I). Carbón y petróleo.

6. Fuentes no renovables de energía (II). Gas natural y uranio.

7. Fuentes renovables de energía (I). Hidráulica.

8. Fuentes renovables de energía (II). Solar y eólica.

9. Fuentes renovables de energía (III). Biomasa, geotérmica y

maremotriz.

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1. ¿QUÉ ES LA ENERGÍA?

Te levantas por la mañana, enciendes la luz, conectas la calefacción, calientas el desayuno, enciendes la radio… Todo esto funciona con energía. Incluso nuestro cuerpo necesita energía, que obtenemos a partir de los alimentos que ingerimos.

La energía es una magnitud física que asociamos con la capacidad de producir cambios en los cuerpos.

La energía se puede medir, es una magnitud, y se expresa mediante la unidad del julio (J), aunque existen otras unidades en las que se puede expresar.

Unidades de la energía

Unidad Símbolo Equivalencia

Caloría cal 1 cal = 4,19 J

Kilowatio hora kWh 1 kWh = 3600000 J

Origen de la energía

Casi toda la energía de la que disponemos proviene del

Sol. Esta energía proporciona al planeta un clima adecuado y crea una serie de fenómenos de los que podemos aprovechar su energía.

Uno de estos fenómenos es el ciclo del agua. El Sol es la causa del calentamiento del agua del mar, de la evaporación de las aguas superficiales, de la formación de las nubes, etc.

Otro fenómeno es la formación de materia orgánica.

El Sol irradia energía a la Tierra.

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2. CARACTERÍSTICAS DE LA ENERGÍA

La energía posee algunas características como:

 Puede ser almacenada, y usada cuando más convenga. Por ejemplo: la energía química puede ser acumulada en pilas o baterías, y la energía eléctrica, en condensadores, como los ordenadores portátiles, los teléfonos móviles, etc.

 Puede ser transportada. Puede pasar de un lugar a otro mediante un sistema que la traslade. Por ejemplo, la energía eléctrica se transporta mediante cables y la energía electromagnética se puede transportar mediante ondas que viajan por el aire, por el vacío, etc.

 Puede transformarse, de unas formas de energía a otras más útiles. Por ejemplo, la energía química de una pila, puede transformarse en eléctrica y hacer funcionar un aparato de radio.

 Se transfiere. La energía puede pasar de unos cuerpos a otros. Por ejemplo, un vaso de agua se calienta, porque se produce una transferencia de energía desde el medio que está a mayor temperatura al de menor.

 Se conserva. Cuando se utiliza, la energía no se gasta. La energía no se puede crear ni destruir, pero si transformar o pasar de un cuerpo a otro. Se conoce como el principio de conservación de la energía.

 Se degrada. Generalmente, en los procesos de transformación de un tipo de energía en otra, se produce calor, que no es posible aprovechar, lo que supone que parte de esa energía se pierde.

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ACTIVIDADES.

1. ¿Qué es la energía?

2. ¿Qué unidad utilizamos para medir la energía? ¿Qué otras unidades conoces?

3. ¿Cuál es el origen de la energía?

4. ¿Para qué empleamos los seres vivos la energía?

5. Piensa y contesta: ¿Posee energía una maceta situada en lo alto de un edificio?

6. Une con flechas para formar frases correctas: La energía …

Se almacena puede pasar de un lugar a otro.

Se transporta es usada cuando más conviene.

Se transforma puede pasar de unos cuerpos a otros.

Setransfiere de unas formas de energía a otras más útiles.

Se conserva en los procesos de transformación se pierde energía.

Se degrada cuando se utiliza, la energía no se gasta.

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3. FORMAS DE PRESENTARSE LA ENERGÍA

La energía se presenta de diferentes formas y con diferentes nombres:

Energía mecánica

Es la suma de dos energías: la energía cinética y la

energía potencial.

Energía cinética (Ec): es la que tiene un cuerpo que

está en movimiento.

Energía potencial (Ep): es la que tiene un cuerpo

debido a su posición. Es una energía que los cuerpos tienen almacenada y que en cualquier momento puede producir cambios en otros cuerpos.

Energía eléctrica

Aparece cuando las partículas cargadas de electricidad se mueven en una dirección. El movimiento ordenado de esas cargas es lo que produce la corriente eléctrica. Algunos ejemplos de este tipo de energía son los electrodomésticos de nuestra casa, que la obtienen a partir de pilas, de baterías o de la red eléctrica.

Energía interna

Es la energía que poseen los cuerpos debido al movimiento de las moléculas o átomos que los forman. La energía interna de un cuerpo aumenta al pasar del estado sólido al líquido y del líquido al gaseoso.

Energía electromagnética o radiante

Este tipo de energía lo poseen las ondas de radio y televisión, las microondas, algunas radiaciones solares, como la luz, etc. Su principal característica es que puede transmitirse en el espacio sin que exista ningún medio material, por lo que no se degrada como otras energías al ser transportada. En el vacío se propaga a una velocidad cercana a los 300.000 km/s.

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Energía química

Es la energía que poseen los compuestos químicos. Se pone de manifiesto en todas las reacciones químicas. Los alimentos, las pilas eléctricas y los explosivos contienen este tipo de energía

Energía nuclear

Recibe este nombre porque se obtiene a partir del núcleo de los átomos. Se manifiesta en las reacciones nucleares, en las que se liberan grandes cantidades de energía. Existen 2 tipos de reacciones nucleares:

Fisión: es el proceso en el que un núcleo atómico se rompe en dos o más fracciones más ligeras, liberando una cantidad de energía.

Fusión: es el proceso que tiene lugar cuando se unen núcleos de átomos ligeros y producen un núcleo más pesado. En este proceso también se libera una gran cantidad de energía.

Energía térmica

Se transfiere de un cuerpo a otro al estar a diferente temperatura. Es debida a los movimientos de los átomos y moléculas que forman los compuestos.

Este paso de energía es lo que denominamos calor. No se considera un tipo de energía en sí, sino una energía en tránsito; es decir, una forma de pasar energía de un cuerpo a otro (desde el de mayor temperatura al de menor temperatura).

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ACTIVIDADES.

8. Nombra las diferentes formas de energía que acabas de ver.

9. Une con flechas cada energía con su definición:

Mecánica Aparece cuando las partículas cargadas de electricidad se mueven en una dirección.

Eléctrica Es la energía que poseen los cuerpos debido al movimiento de las moléculas que los forman.

Interna Es la suma de dos energías: la energía cinética y la

energía potencial.

Electromagnética Es la energía que poseen los compuestos químicos. Química Se obtiene a partir del núcleo de los átomos.

Nuclear Su principal característica es que puede transmitirse en el espacio sin que exista ningún medio material.

Térmica Se transfiere de un cuerpo a otro al estar a diferente temperatura.

10.¿Qué ocurre con laEc y la Ep de una pelota cuando la lanzamos hacia arriba?

Razona tu respuesta.

11.¿Qué tipo de energía posee un coche que va a 120 km/h por la autopista? ¿Qué tipo de energía tiene un microondas? ¿Y una pila eléctrica?

12.Señala qué definición se refiere a la fisión nuclear y cuál a la fusión nuclear:

- Se unen núcleos de átomos ligeros y producen un núcleo más pesado  .. - Un núcleo atómico se rompe en dos o más fracciones más ligeras,

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4. LAS FUENTES DE ENERGÍA Y SUS TIPOS.

Llamamos fuente de energía a todo aquel medio natural o artificial del que podemos extraer energía y utilizarla. La cantidad de energía disponible en esas fuentes es lo que se llama recurso energético.

La cantidad de energía contenida en una fuente energética sólo constituye un recurso cuando son accesibles y pueden ser explotados.

Tipos de fuentes de energía

Según su disponibilidad, podemos clasificar las fuentes de energía en dos tipos:

Fuentes no renovables: son las que no se regeneran. Son de origen terrestre y se han formado durante procesos geológicos muy lentos, a lo largo de millones de años. Son fuentes no renovables de energía: el carbón, el petróleo, el gas natural y el uranio.

Fuentes renovables: se regeneran continuamente. Tienen su origen principalmente en el flujo continuo de energía del Sol. Son fuentes no renovables de energía: el sol, el viento, el movimiento de los ríos, los mares, los océanos, el calor interno de la Tierra y la biomasa.

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5. FUENTES NO RENOVABLES DE

ENERGÍA (I). CARBÓN Y

PETRÓLEO.

Hoy día, la mayor parte de la energía utilizada en el mundo procede de fuentes no renovables. Su empleo produce grandes problemas de contaminación atmosférica y un incremento del efecto invernadero.

Carbón

La formación de carbón empezó hace millones de años, cuando grandes cantidades de restos vegetales quedaron enterrados en zonas poco profundas, como pantanos o lagos, bajo enormes masas de arena y rocas.

Existen cutro tipos de carbón: antracita, hulla, lignito y turba. Su poder calorífico, es decir, la energía que se obtiene al quemar un kilogramo de dicho carbón, es diferente uno de otro.

Entre los usos que se les da al carbón destacan:

- Como combustible, para la obtención de energía eléctrica en las centrales térmicas.

- Usos domésticos: calefacción, cocina, etc.

- Como materia prima para obtener diversos productos como: plásticos, fibras sintéticas y productos farmacéuticos.

El carbón se puede extraer en minas a cielo abierto, o desde yacimientos que se encuentran a cientos de metros de profundidad mediante minas subterráneas. Petróleo

Es la fuente de energía más utilizada en la actualidad. Como combustible es más eficaz que el carbón, pues posee mayor poder calorífico.

Se originó hace millones de años por la acumulación de microorganismos marinos (plancton) en el fondo del mar.

Porcentaje de carbono

Poder calorífico

(MJ/kg)

Antracita 86-98 % 24-35

Hulla 45-86 % 23-33

Lignito 25-42 % 10-20

Turba < 25 %

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El petróleo se extrae en forma de crudo, y para su utilización debe someterse a un proceso de refinado, que es una destilación fraccionada, en la que se obtienen productos gaseosos (metano, butano, etc.), líquidos (gasolina, fuel, querosenos, etc.) y sólidos (alquitranes, betunes, etc.).

El transporte de crudo supone un gran problema, ya que las regiones donde se extrae se encuentran muy alejadas de las zonas de consumo. Este transporte se realiza por oleoductos y grandes barcos petroleros, que presentan un elevado riesgo de contaminación por accidentes.

El petróleo se emplea como combustible y como materia prima para la fabricación de fertilizantes, plásticos, pinturas, etc.

ACTIVIDADES.

13.Señala a quién se refiere cada una de estas definiciones: (energía renovable o energía no renovable)

- Son de origen terrestre y se han formado durante procesos geológicos muy lentos, a lo largo de millones de años 

- Tienen su origen principalmente en el flujo continuo de energía del Sol 

14.¿En qué se diferencia las fuentes de energía renovables de las no renovables? Escribe un ejemplo de cada tipo.

15.¿Cómo se forma el carbón? ¿De dónde puede extraerse?

16.¿Qué usos se le da al carbón?

17.¿Cómo se forma el petróleo? ¿De dónde se extrae?

18.¿Para qué se emplea el petróleo?

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6. FUENTES NO RENOVABLES DE ENERGÍA (II).

GAS NATURAL Y URANIO

Gas natural

Es una mezcla de gases, entre los que destaca el metano. Su origen es el mismo del petróleo, pero en condiciones de presión y temperatura mayores. Se emplea tal como se obtiene de la naturaleza.

Una forma de transportarlo es a través de gaseoductos. Su poder calorífico es alto y su combustión es limpia, por lo que cada vez es más utilizado.

Las reservas de gas natural son abundantes. Sin embargo, este recurso energético no renovable se agotará si sigue el ritmo de consumo actual.

Puede sustituir al carbón y al petróleo. Se usa preferentemente:

- En las cocinas y la calefacción.

- Como combustible en ciertos vehículos, sobre todo en transporte público. - En las centrales térmicas para producir energía eléctrica.

Uranio

Es un elemento cuyos átomos son inestables y pueden romperse o fisionarse. Se utiliza como combustible base para la generación de

energía nuclear.

En las centrales nucleares se rompen los átomos de uranio mediante reacciones de fisión nuclear. La

energía que se libera se usa para calentar agua que, a elevadas temperaturas, produce vapor con el que se mueve una turbina y se genera energía eléctrica.

La centrales nucleares no producen contaminantes atmosféricos; sin embargo, generan una cantidad de residuos radioactivos, perjudiciales para la salud y el medio ambiente, lo que obliga a almacenarlos en lugares de alta seguridad durante centenares o miles de años.

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7. FUENTES RENOVABLES DE ENERGÍA (I).

HIDRÁULICA.

A diferencia de la energía procedente de fuentes no renovables, la que se obtiene de fuentes renovables es limpia, respetuosa con el medio ambiente, inagotable y con emisiones casi nulas de dióxido de carbono y otros gases contaminantes.

Energía hidráulica

Se obtiene en las presas a partir del agua almacenada en los embalses de los ríos.

Cuando el agua almacenada se deja salir al cauce del río, pasa a través de una turbina que

gira y que se encuentra acoplada a un generador eléctrico, mediante el cual se genera electricidad. La energía potencial del agua almacenada se transforma en energía cinética y, en último término, en energía eléctrica.

Las instalaciones que transforman la energía del agua en energía eléctrica se llaman centrales hidroeléctricas.

Ventajas de la energía hidráulica:

- Las centrales hidroeléctricas tienen un mantenimiento mínimo y un coste de explotación bajo.

- No genera residuos ni contaminantes.

- La construcción de embalses ayuda a controlar las inundaciones y suministra agua para la agricultura durante las estaciones secas.

Inconvenientes de la energía hidráulica:

- La energía eléctrica generada es transportada a través de una costosa red.

- La cantidad de agua disponible depende del tiempo meteorológico.

- La construcción de embalses implica la inundación de grandes extensiones, lo que produce graves alteraciones en el entorno.

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ACTIVIDADES.

20.¿De qué está compuesto el gas natural? ¿Cómo se origina?

21.¿Qué ventajas posee el gas natural? ¿Cuáles crees que son sus inconvenientes?

22.¿Qué transformaciones de energía se producen en una central nuclear?

23. Busca en el diccionario o en internet el significado de turbina y generador.

24. ¿Cómo se obtiene energía hidráulica en las centrales eléctricas?

25. ¿Crees que la energía hidráulica es respetuosa con el medio ambiente? Justifica tu respuesta.

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8. FUENTES RENOVABLES DE ENERGÍA (II). SOLAR

Y EÓLICA

Energía solar

Llega desde el Sol a la tierra en forma de radiación electromagnética. España, por su elevado número de horas de sol al año, tiene una gran potencial de aprovechamiento de esta energía.

Actualmente, esta energía se puede aprovechar directamente por dos vías: térmica y fotovoltaica.

La térmica consiste en la utilización de la energía solar para calentar un fluido, generalmente agua. Este proceso tiene lugar en unos aparatos denominados

colectores. La energía obtenida se aplica fundamentalmente para obtener agua caliente y calefacción de uso doméstico.

La fotovoltaica permite la transformación directa de la energía del Sol en energía eléctrica por medio de unos dispositivos especiales fabricados con silicio, llamados paneles fotovoltaicos. Esta energía puede utilizarse directamente para consumo doméstico o bien transferirse a red eléctrica general.

Ventajas de la energía solar:

- Es una fuente inagotable a escala humana.

- Es una energía limpia. No produce ruido ni sustancias contaminantes.

- Su mantenimiento es barato, y permite que llegue la electricidad a zonas aisladas.

- Reduce la dependencia energética de los combustibles fósiles.

Inconvenientes de la energía solar:

- Su disponibilidad varía en función de diferentes factores, como la latitud, las estaciones, la sucesión día-noche, la nubosidad, etc.

- No se puede almacenar, sino que debe ser transformada de inmediato en otro tipo de energía, como la eléctrica.

- Su utilización a gran escala necesita de sistemas de captación que ocupa grandes extensiones de terreno, que quedan inutilizadas para otros usos.

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Energía eólica

Es una forma de energía cinética producida por el movimiento del viento. Esta energía puede ser usada directamente o transformada en otras formas de energía.

Ha sido utilizada por las personas a lo largo de la historia para diferentes actividades: mover embarcaciones, mover molinos de vientos para bombear agua, moler grano, etc.

Actualmente, los aparatos que se emplean para aprovechar la energía cinética del viento se llaman aerogeneradores. Los aerogeneradores disponen de unas palas que giran gracias al viento. Es transmitido por un eje a un generador interior que transforma la energía mecánica del viento en energía eléctrica.

Ventajas de la energía eólica:

- El viento no se agota y es gratuito.

- Los aerogeneradores tienen bajos costes de instalación y mantenimiento.

- Se consigue un alto rendimiento.

- Reduce la dependencia energética de los combustibles fósiles.

Inconvenientes de la energía eólica:

- Es intermitente y aleatoria, ya que depende del viento, que puede cambiar de intensidad en pocas horas.

- Es de difícil almacenamiento cuando la producción supera la de la demanda.

- Los aerogeneradores son un peligro para los animales voladores.

- Los parques eólicos precisan de grandes extensiones de terreno, que no se pueden utilizar para otros usos.

- Los aerogeneradores producen alteraciones visuales en el paisaje.

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ACTIVIDADES:

27. La energía solar puede aprovecharse por dos vías, ¿cuáles?

28.Señala qué definición se refiere a la energía térmica y cuál a la fotovoltaica:

- Consiste en la utilización de la energía solar para calentar un fluido, generalmente agua  …

- Permite la transformación directa de la energía del Sol en energía eléctrica por medio de unos dispositivos especiales fabricados con silicio  …

29. ¿Qué técnicas crees que se pueden utilizar directamente en las viviendas para captar y aprovechar de forma sencilla y eficiente la energía solar?

30.¿En qué consiste la energía eólica?

31.¿Qué factores crees que se deben tener en cuenta a la hora de instalar una central eólica?

32. ¿Cuál es la aplicación fundamental de la energía eólica actualmente?

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9. FUENTES RENOVABLES DE ENERGÍA (III).

BIOMASA, GEOTÉRMICA Y MAREMOTRIZ.

Biomasa

Este tipo de energía se produce de tres maneras:

- Mediante el cultivo agrícola de especies de rápido

crecimiento, que tienen un alto contenido energético, como cardos, remolacha y cereales.

- Aprovechando los residuos de las actividades domésticas (papel, cartón, etc.), agrícolas (paja, malas hierbas, etc.), ganaderas (excrementos, restos de animales, etc.) y forestales (ramas, hojas, etc.).

- Transformando química y biológicamente ciertas especies vegetales para convertirlas en productos energéticos como los biocombustibles; por ejemplo, el biodiesel o el etanol.

Antes de proceder al tratamiento de la biomasa con fines energéticos, es necesario someterla a una serie de procesos que faciliten su manipulación, transporte y almacenamiento final. Entre estas operaciones destacan la

compactación y el secado.

Ventajas de la biomasa:

- Produce pocos residuos, que además son biodegradables.

- Los biocombustibles generados a partir de ella son menos contaminantes que los combustibles fósiles.

- Gran parte de la biomasa son residuos de actividades humanas, por lo que su uso energético elimina el coste del tratamiento de los mismos.

Inconvenientes de la biomasa:

- Bajo rendimiento energético.

- En estado fresco tiene un gran volumen, lo que dificulta su manipulación

Durante años, la leña ha sido el recurso más utilizado.

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y transporte.

Energía geotérmica

Esta energía está limitada geográficamente a unas pocas regiones del planeta.

Ventajas de la energía geotérmica:

- No produce residuos, y es inagotable a escala humana.

- En algunos países resulta rentable utilizarla para producir energía eléctrica.

Inconvenientes de la energía geotérmica:

- La localización de yacimientos geotérmicos es difícil y costosa. En muchos casos hay que perforar el suelo si no existen salidas naturales.

- Su explotación y mantenimiento pueden resultar muy costosos.

Energía mareomotriz

Hay lugares en los que la diferencia del nivel del agua entre la marea alta (pleamar) y la marea baja (bajamar) es de varios metros. Esta diferencia de altura puede originar energía cinética utilizable para generar electricidad.

Ventajas de la energía maremotriz:

- Es una fuente de energía limpia.

- No produce residuos.

En España, la energía geotérmica tiene una explotación muy baja

Es la energía que proviene del calor almacenado en el interior de la Tierra. Se puede aprovechar mediante la perforación de la superficie terrestre.

Es la energía que se obtiene del movimiento del

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- Es prácticamente inagotable.

Inconvenientes de la energía maremotriz:

- Alteración en los ecosistemas próximos.

- Utilización limitada a zonas costeras con condiciones idóneas.

- Bajo rendimiento energético.

- Se necesita una alta tecnología, muy costosa.

ACTIVIDADES:

34.La biomasa puede originarse de tres maneras. Señala las opciones correctas:

- Mediante el cultivo agrícola de especies de rápido crecimiento.

- Utilizando la diferencia del nivel del agua entre la marea alta y la marea baja.

- Aprovechando los residuos de las actividades domésticas, agrícolas, ganaderas y forestales.

- Transformando química y biológicamente ciertas especies vegetale - Mediante el calor almacenado en el interior de la Tierra.

35.¿Qué son los biocombustibles?

36. ¿De dónde procede la energía geotérmica?

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10. EL FUTURO DE LA ENERGÍA.

La situación energética actual necesita medidas de carácter inmediato para paliar los efectos del uso inadecuado de los recursos energéticos, y garanticen el suministro futuro. Entre estas medidas destacan:

Desarrollo de tecnologías que permitan utilizar la energía de otras fuentes renovables respetuosas con el medio ambiente, cuyas posibilidades de uso no sean limitadas.

Concienciación ciudadana. Se puede conseguir que todos adquiramos hábitos de ahorro, así como una mayor eficiencia energética.

Algunas medidas de ahorro energético que podemos realizar son:

ACTIVIDADES:

38.Nombra alguna medida de ahorro energético que conozcas.

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