Conceptos Fundamentales de la Energía: Transferencia, Trabajo y Fuentes Energéticas

Conceptos Fundamentales de la Energía

Energía (E): Propiedad de los cuerpos o de los sistemas materiales que les permite producir cambios en ellos mismos o en otros cuerpos.

Propiedades Fundamentales de la Energía

• La E se transfiere de unos cuerpos a otros. Ejemplo: Sol $\rightarrow$ planta.
• La E se puede almacenar y transportar. Ejemplo: Pila $\rightarrow$ acumulador.
• La E se transforma. Ejemplo: Caída (energía potencial $\rightarrow$ energía cinética).
• La E se degrada. Ejemplo: Pelota $\rightarrow$ bote (pérdida por fricción/calor).
• La E se conserva. Ejemplo: Energía total del universo.

Transferencia de Energía

Cuando 2 cuerpos o sistemas materiales intercambian E, lo hacen:

1. De forma Mecánica, realizando trabajo (W) (Ejemplo: Motor de coche).
2. De forma Térmica, mediante calor (Q) (Ejemplo: Cubitos de hielo).

El W y el Q son energía en tránsito.

• Dos sistemas intercambian E en forma de trabajo cuando existe una fuerza que produce un desplazamiento.
• Dos sistemas intercambian en forma de Q cuando están a distinta Temperatura (T) o mientras se está produciendo un cambio de estado.

Conceptos Relacionados con la Transferencia

Trabajo (W)

Energía cinética (o energía en general) que se transfiere de un cuerpo o sistema a otro por medio de una fuerza que provoca un desplazamiento.

Potencia (P)

Magnitud física que relaciona el trabajo realizado con el tiempo que se emplea en ello: $P = W / t$.

Rendimiento ($\eta$)

El rendimiento de una máquina es la relación entre el Trabajo útil ($W_{útil}$) que se obtiene y el Trabajo aplicado ($W_{aplicado}$): $\eta = W_{útil} / W_{aplicado}$.

Fuentes de Energía

Material o recurso natural del que se obtiene E. Se clasifican según varios criterios:

Clasificación de Fuentes

• Renovables vs. No renovables
• Limpias vs. Contaminantes
• Convencionales vs. Alternativas

Ejemplos de Generación Eléctrica

Energía Hidráulica

Proceso de transformación energética:

1. Embalse: Se construye en la parte superior del río. Sirve para acumular agua y disponer de ella de forma regular (Almacenamiento de Energía Potencial Gravitatoria).
2. Turbina: Gira debido al paso del agua, transformando la Energía Potencial y Cinética del agua en Energía Mecánica.
3. Generador: Transforma esta Energía Mecánica en electricidad de bajo voltaje (Energía Eléctrica).

Transformación principal: Potencial $\rightarrow$ Cinética $\rightarrow$ Mecánica $\rightarrow$ Eléctrica.

Energía Solar Térmica (Central Termosolar)

Proceso de transformación energética:

1. Los heliostatos concentran la radiación solar sobre una tubería que contiene un fluido.
2. El fluido caliente genera vapor que mueve la turbina.
3. La turbina está conectada a un generador que transforma la Energía Mecánica en electricidad a bajo voltaje.

Transformación principal: Radiante $\rightarrow$ Térmica $\rightarrow$ Mecánica $\rightarrow$ Eléctrica.

Energía Solar Fotovoltaica

Proceso de transformación energética:

1. Los rayos solares inciden perpendicularmente sobre el panel solar y producen el efecto fotoeléctrico. La luz incide sobre los electrones del panel y los pone en movimiento, generando Energía Eléctrica.
2. El silicio es el principal componente de los paneles solares fotovoltaicos.

Transformación principal: Radiante $\rightarrow$ Eléctrica.