Materia Y Universo

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Materia y Universo

La energía

ETIMOLOGÍA Energía es un término que deriva del griego "energos", cuyo significado original es fuerza de acción o fuerza de trabajo, y de "energeia" que significa actividad, operación.

La energía Energía es la capacidad de realizar trabajos, fuerzas, movimientos. No podemos verla. Solo descubrimos sus efectos. Es lo que permite que suceda casi todo en el universo. La energía es una propiedad de cualquier cuerpo o sistema por la cual éste se puede transformar, modificar su estado o posición

Energía en la física Es una magnitud física (se puede medir y tiene unidades; en el S.I. es el julio –J-), y es la capacidad que tienen los cuerpos o sistemas de producir cambios en sí mismos o en otros, en forma de trabajo mecánico y/o calor, de modo que a medida que un cuerpo o un sistema transfiere calor o realiza trabajo, su energía disminuye.

LEY DE CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA “LA ENERGÍA NO SE CREA NI SE DESTRUYE, SÓLO SE TRANSFORMA” 

No puede obtenerse algo por nada; la cantidad de energía obtenida en un proceso no puede ser superior a la invertida.



Nunca podemos diseñar y fabricar ningún ingenio humano que produzca más energía de la que consume. 5

1ª Ley de la termodinámica: la energía sólo puede transformarse de una de sus formas a otra. 2° Ley de la termodinámica: en cualquier conversión de energía nunca se puede obtener el 100% de eficacia.

6

FORMAS Y FUENTES DE ENERGÍA Se clasifican en dos grandes grupos las formas en que se puede presentar la energía: Energía externa o macroscópica: 

Energía cinética (debido a la velocidad)



Energía potencial (debida a la posición)

Energía interna o microscópica. 

Radica en la estructura de la materia, en las moléculas, átomos y partículas que la forman. 08/05/20 15

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Según el sistema físico en que se manifieste se consideran distintas formas de energía: 

Energía mecánica: Cinética/potencial



Energía eléctrica: Flujo de electrones



Energía electromagnética: fotones/ondas EM



Energía térmica: Energía interna/temperatura



Energía química: Enlaces químicos/átomos



Energía nuclear: núcleos atómicos.



Energía másica: en la masa. E = mc2

Fisión/Fusión

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ENERGÍA EN ECOSISTEMAS NATURALES



La base de la vida en las sociedades humanas es sostenida por los ecosistemas naturales.



Un ecosistema es un conjunto de especies de plantas, animales y microbios interactuando entre sí y con su medio ambiente.



Se considera como un sistema termodinámico que está abierto a su medio ambiente.



Necesita energía y materiales que toma del MA y a su vez los devuelve en otras formas de energía y materiales. 08/05/2015

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ENERGÍA EN ECOSISTEMAS NATURALES… continuación •

En la base se encuentra la energía del Sol



Es captada por las plantas verdes (autótrofos)



Usan la energía solar en la fotosíntesis



Para fabricar hidratos de carbono (glucosa) a partir del dióxido de carbono y el agua



Generando oxígeno en el proceso:



ENERGÍA SOLAR 6 CO2 + 6 H2O -----> C6H12O6 + 6 O2 08/05/20 15

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En un estrato superior están los heterótrofos, que no pueden fijar la energía por sí mismos

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ENERGÍA EN ECOSISTEMAS NATURALES… continuación

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Energía cinética Se define como la energía asociada al movimiento. Ésta energía depende de la masa y de la velocidad según la ecuación: Ec = ½ m . v2 Con lo cual un cuerpode masa m que lleva una velocidad v posee energía

Energía potencial Se define como la energía determinada por la posición de los cuerpos. Esta energía depende de la altura y el peso del cuerpo según la ecuación: Ep = m . g . h = P . h

Según en el modo en que se presenta:

En el sentido social corriente El concepto se utiliza en el sentido corriente para designar el vigor o la actividad de una persona, objeto u organización.

La energía en tecnología y economía Energía se refiere a un recurso natural (incluyendo a su tecnología asociada) para extraerla, transformarla y darle un uso industrial o económico. Existen dos tipos de energías, las energías renovables, como la energía eólica, la energía hidráulica, la energía solar, y las no renovables, como el carbón, el gas natural, el petróleo, la energía atómica.

HISTORIA DE LA ENERGÍA 

La historia de la humanidad consiste en la búsqueda de fuentes de energía y sus formas de aprovechamiento y servirse del ambiente.



Evolución es pues, aprovechamiento creciente de energía independientemente de la época. 08/05/20 15

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MODELOS ENERGÉTICOS Es natural que en su devenir la humanidad ha ido generando distintos modelos energéticos. Aunque un modelo impere en una región no quiere decir que se imponga en otros lugares al mismo tiempo. Así pues tenemos distintos modelos energéticos: 

Pre agrícola



Agrícola



Agrícola avanzado



Preindustrial



Industrial



Industrial avanzado

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MODELO PREAGRÍCOLA 

Se ubica entre el Pleistoceno y Paleolítico



El hombre caza, recolecta alimentos y usa leña.



El fuego lo conocían 400 000 a.C.



La fuente de energía es la tracción humana.



Aún no se modifica el ambiente.



Se vive en tribus; casi no hay herramientas.



La barrera es el incremento del aprovechamiento energético per cápita. 08/05/20 19 15

MODELO AGRÍCOLA 

En la Revolución del Neolítico, unos 100 000 años.



Primer eslabón del control del ambiente por el hombre



Pasa de cazador-recolector para ser pastoragricultor



Aparecen los primeros asentamientos



La potencia de tiro se descubre en 4500 a.C.



En 3000 a.C. ya se emplean vehículos con ruedas.



Fuentes de energía la tracción humana y animal



Incipiente uso del viento en navegación a vela



Herramientas es barrera para la productividad.

HUGO TORRES MURO

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MODELO AGRÍCOLA AVANZADO 

Arado/herradura aumentan productividad del agro



Hacha/reja de hierro permiten talado de bosques



Comienza la era del uso intensivo de la madera



Herramientas, como martillos, tenazas, sierras, engranajes, palancas, tornillos, cañas y poleas, multiplican la fuerza humana.



Continúa aprovechamiento de la energía eólica en navegación

HUGO TORRES MURO

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MODELO AGRÍCOLA AVANZADO…continuación



La madera y el hierro son el distintivos de la época



En tracción el buey prevalece sobre el caballo



La agricultura de valles a planicies áridas y semiáridas



Ingeniería hidráulica obligan al uso masivo de tracción



Se diversifican funciones y se centraliza el poder



Sociedades hidráulicas, centralización de energía



Surgen nuevas clases sociales



Límite de crecimiento constituye la barrera al progreso. 08/05/20 15

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MODELO PREINDUSTRIAL 

Campesinos dispersos abastecidos por un agro dependiente de lluvias



Señor feudal con mano de obra esclava y/o servil



Difusión de molinos hidráulicos y de viento



Era un mundo energéticamente dependiente de madera, agua, viento y tracción a sangre



Textilería: notables progresos y desarrollo

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Son fuentes de energía tradicional: Leña, tracción animal, desechos agrícolas y estiércol. Las fuentes industriales son: petróleo, carbón, gas natural, hidroelectricidad y energía nuclear. 08/05/20 15

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MODELO INDUSTRIAL: La era del carbón 

Se inicia con la Revolución Industrial



Cambia energía del agua/viento, por carbón mineral



Revolución la hicieron obreros, artesanos, técnicos y comerciantes, pero no científicos.



Por primera vez el crecimiento del producto es mayor al demográfico, con carácter sostenido



Dependencia del agro se evidencia a través de los oficios (tejedores, tintoreros, curtidores, sastres)



El bosque, que cubría ampliamente la energía de la antigüedad, había casi desaparecido 08/05/2015

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En 1859 Drake perfora en Pennsylvania el primer pozo de petróleo Mouchot construye una cocina solar. En 1895 Daimler pone operativo el motor de explosión desarrollado por August 08/05/20 26 Otto. 15

MODELO INDUSTRIAL: La era del petróleo 

A partir de la II Guerra Mundial, el consumo del petróleo se impuso, debido a que se perfeccionaron los métodos de perforación y de extracción.



Comparando con el carbón, tiene mayor densidad energética, es más fácil de transportar y deja menos residuo en su combustión.



Los bajos precios del petróleo permitieron un consumo irreflexivo y en consecuencia extendió el fenómeno de la contaminación ambiental.

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MODELO INDUSTRIAL AVANZADO 

Este modelo es hijo del petróleo que da forma y estructura el mundo ACTUAL



El petróleo genera combustibles para aviones, barcos, automóviles, tractores, calderas o centrales térmicas



La RI (Revolución industrial) impuso una única nueva fuente de energía primaria que aun domina el panorama

Consumo de energía en el año 1950 fue de 7 mil millones de GJ, en el año 1970 fue de 161,19 mil millones de GJ, en el año 1992 ya fue de 355,21 mil millones de GJ, para el año 08/05/20 770,80 2030, según los pronósticos será de hasta mil 29 HUGO TORRES MURO 15 millones de GJ.

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Petróleo: ¿El fin de una era? 

En 1973: primer embargo petrolífero de la OPEP, elevó el precio del bpe de 2 a 13$.



En1980: elevó el precio a 23$ por barril. El precio del petróleo ha sido inestable.



La subvención de precios del petróleo, para mantener el crecimiento económico, fomentaron el despilfarro.



En los países en desarrollo, propició una industria ineficiente que, ha disminuido su competitividad, aumentando la desigualdad entre ricos y pobres. 08/05/20 15

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USOS DE LA ENERGÍA: Evolución histórica 

El uso de energía ajenas a su propia capacidad física se inicia con el descubrimiento del fuego.



El fuego servía para iluminar, calentarse, cocinar y dar seguridad al grupo al mantener alejadas a las fieras.



Empezaron a explotar la fuerza de los animales en la labranza o el acarreo de pesadas cargas.



El hombre usa el fuego en la alfarería, la metalurgia, desbrozar boquees, usa el viento en transporte y molienda, molino hidráulico, se descubrió la pólvora. 33

USOS DE LA ENERGÍA: Evolución histórica …continuación



James Watt desarrolló la máquina de vapor entre 1769 y 1782, e inició la 1ª Revolución Industrial.



Robert Fulton fue el primero en aplicar a un buque de vapor. Luego aparecieron la hélice/ turbina de vapor



En 1814, George Stephenson, construyó la locomotora a vapor. Se inventó el ferrocarril.



En 1859, Edwin Drake perforó el 1er pozo petrolífero.



Los avances en la Física y la Química se aplicaron al desarrollo de los motores térmicos.



Se transforma la energía eléctrica en trabajo mecánico. 34

USOS DE LA ENERGÍA: Evolución histórica …continuación



Se inventaron el motor de corriente continua y alterna, el generador eléctrico de corriente continua, el transporte de electricidad a distancia, el alumbrado eléctrico, la lámpara incandescente, etc.



A finales del siglo XIX se empezaron a extender las redes de distribución de energía eléctrica



August Otto en 1876 inventó el motor de combustión interna, empezó a crecer la demanda de petróleo



La Física, en el primer tercio del siglo XX desarrolló los fundamentos de la Energía Nuclear. 35

USOS DE LA ENERGÍA EN LA ACTUALIDAD 

Las sociedades industrializadas cantidades ingentes de energía

demandan



Para funcionar máquinas, transportar mercancías y personas, producir luz, calor o refrigeración.



Todo el sistema de vida moderno está basado en la disposición de abundante energía a bajo coste.



Su consumo ha ido creciendo continuamente paralelamente a los cambios de los hábitos de vida y las formas de organización social. 36

y

utilizan

USOS DE LA ENERGÍA EN LA ACTUALIDAD…continuación



Es patente la evidente desigualdad existente en lo que respecta a la producción y el consumo de energéticos.



Existe desequilibrio entre países desarrollados y , en vías de desarrollo, entre productores y consumidores



1/4 de la población del mundo consume las tres cuartas partes de la energía mundial, mientras las ¾ partes cuentan con energía para sobrevivir.

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FUENTES DE ENERGÍA Fuentes primarias 



Se encuentran de forma espontánea en la naturaleza y se utilizan directamente o para generar fuentes secundarias. Los combustibles fósiles, la energía nuclear o las energías renovables.

Fuentes secundarias 

No se encuentran espontáneamente en la naturaleza.



Se consideran la electricidad/ hidrógeno.



Las fuentes primarias con la nuclear y las renovables sirven para generar las secundarias 38

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