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Conceptos: Trabajo, Potencia y Energía

Energía:

Se define como energía aquella capacidad que posee un cuerpo (una masa) para  realizar trabajo luego de ser sometido a una fuerza; es decir, el trabajo no se puede realizar sin energía. Esta capacidad (la energía) puede estar dada por la posición de un cuerpo o por la velocidad del mismo; es por esto que podemos distinguir dos tipos de energía:

Energía potencial:

Es la energía que posee un cuerpo (una masa) cuando se encuentra en posición inmóvil.

Energía cinética:

Es la misma energía potencial que tiene un cuerpo pero que se convierte en cinética cuando el cuerpo se pone en movimiento (se desplaza a cierta velocidad).

Trabajo:

Como idea general, hablamos de trabajo cuando una fuerza (expresada en newton) mueve un cuerpo y libera la energía potencialde este; es decir, un hombre o una maquina realiza un trabajo cuando vence una resistencia a lo largo de un camino.

Potencia:

Se denomina potencia al cuociente entre el trabajo efectuado y el tiempo empleado para realizarlo. En otras palabras, la potencia es el ritmo al que el trabajo se realiza.

Eficiencia:

En física, la eficiencia o rendimiento de un proceso o de un dispositivo es la relación entre la energía útil y la energía invertida.

La parte de la energia que se pierde se disipa al ambiente en forma de calor.

 

 

 

 

Se denomina efecto invernadero al fenómeno por el cual determinados gases, que son componentes de la atmósfera planetaria, retienen parte de la energía que el suelo emite por haber sido calentado por la radiación solar. Afecta a todos los cuerpos planetarios dotados de atmósfera. De acuerdo con la mayoría de la comunidad científica, el efecto invernadero se está viendo acentuado en la Tierra por la emisión de ciertos gases, como el dióxido de carbono y el metano, debido a la actividad humana. Este fenómeno evita que la energía solar recibida constantemente por la Tierra vuelva inmediatamente al espacio, produciendo a escala mundial un efecto similar al observado en un invernadero.

 

Efecto invernadero

Derretimiento de Glaciares: Desde mediados del siglo XIX la superficie total de los glaciares del mundo (sin incluir los polos) ha disminuido en un 50%, algo que ha afectado el caudal de ríos de todo el mundo. Esto ha causado inundaciones y crecidas sumamente destructivas en algunas de las zonas más pobladas del mundo tales como la cuenca hidrográfica de los ríos del Himalaya que se extiende por gran parte de Asia incluyendo la India, China y Vietnam entre otros países.

Al mismo tiempo la alteración del caudal anual de los ríos puede llevar a escasez de alimentos y agua potable para miles de millones de personas en los próximos años.

 

Acidificación de los océanos: Se estima que los océanos del mundo han absorbido la mitad del CO2 producido por todas las actividades humanas desde el año 1800, algo que se ha visto reflejado en alteraciones de su PH el cual se ha vuelto ligeramente más ácido. Si esto continúa, la vida marina de todo el planeta podría verse afectada ya que el ph del agua es vital para su ciclo vital.

 

Interrupción de la Corriente Termohalina: Esta corriente puede definirse como un flujo superficial de agua que se calienta en el Pacifico y el Indico viajando hasta Atlántico, en cuyas latitudes tropicales sigue recibiendo calor. Finalmente se hunde en el Atlántico Norte, retornando en niveles más profundos. Su importancia en el clima terrestre es enorme ya que ayuda a distribuir calor por todo el mundo dando inicio a un ciclo de vida sobre el cual se basa la existencia de miles de especies en todo el mundo.

Se especula que el calentamiento del planeta podría producir retardo o corte en la circulación de estas corrientes marinas, provocando un enfriamiento en el Atlántico Norte que afectaría particularmente a áreas como Escandinavia y Gran Bretaña.

La evidencia para respaldar esta teoría es aún sumamente debatible, pero los efectos del corte de la corriente termohalina serían devastadores como se constató hace 250 millones de años cuando una falla en esta corriente produjo la extinción de más del 90% de la vida.

 

Aumento de la Temperatura a Nivel Mundial: Este es probablemente uno de los efectos más conocidos del calentamiento global y cuya existencia ha sido duramente debatida, al punto de llevar a ambos bandos, creyentes y negacionistas, a falsificar evidencia a su favor. Un aumento de la temperatura en todo el mundo modificaría la forma de vida de millones de especies incluyendo a los humanos, aunque cuánto aumentará y cuándo es todavía objeto de encendidos debates.

 

Elevación del Nivel del Mar: El derretimiento de glaciares y el retroceso de las capas polares aportaría en teoría más volumen de agua a los océanos del mundo, haciendo que su nivel se elevase. Sin embargo, esto también es sumamente cuestionado y hasta ahora sólo han logrado medirse elevaciones mínimas de algunos decímetros que no suponen elescenario apocalíptico que los defensores de esta teoría proponen.

Fuentes de energía no renovables

Energía nuclear

Energía nuclear

Carbón

Carbón

Plutonio

Plutonio

Uranio

Uranio

Gas natural

Gas natural

Petróleo

Petróleo

Energía nuclear

Ventajas de la energía nuclear:

 

Generar energía eléctrica mediante la energía nuclear supone un importante ahorro de emisiones de gases contaminantes (CO2 y otros) que serian generados si esta energía fuese generada a partir de la quema de combustibles fósiles.

Actualmente se consumen más combustibles fósiles de los que se producen de modo que en un futuro no muy lejano estos recursos se agotarían o el precio subiría tanto que serían inaccesibles para la mayoría de la población.

Otra ventaja está en la cantidad de combustible necesario; con poca cantidad de combustible se obtienen grandes cantidades de energía. Esto supone un ahorro en materia prima pero también en transportes, extracción y manipulación del combustible nuclear. El coste del combustible supone el 20% del coste de la energía generada.

 

La producción de energía eléctrica es continua. Una central nuclear está generando energía eléctrica durante prácticamente un 90% de las horas del año. Esto reduce la volatilidad en los precios que hay en otros combustibles como el petróleo. El hecho que sea continua también favorece a la planificación eléctrica ya que no se tiene tanta dependencia de aspectos naturales. Con esto se solventa el gran inconveniente de las energías renovables en que los horas de sol o de viento no siempre coinciden con las horas de más demanda energética.

Al ser una alternativa a los combustibles fósiles no se necesita consumir tanta cantidad de combustibles como el carbón o el petróleo, de forma que en consecuencia se reduce el problema del calentamiento global, el cual, se cree que tiene una influencia más que importante con el cambio climático del planeta. Al reducir el consumo de combustibles fósiles también mejoraría la calidad del aire que respiramos con lo que ello implicaría en el descenso de enfermedades y calidad de vida.

 

Inconvenientes de la energía nuclear:

Una de las ventajas comentadas anteriormente y los organismos a favor de la energía nuclear utilizan asiduamente es la reducción del consumo de los combustibles fósiles y, por lo tanto, la reducción del calentamiento global. Ésta es una verdad a medias. Si bien es cierto, hoy en día sólo se usa la energía nuclear para generar energía eléctrica. Sí que se reduciría el consumo de los combustibles fósiles, pero sólo de los que se consumen para generar energía eléctrica. La gran parte de consumo de combustibles fósiles proviene del transporte por carretera, de su uso en los motores térmicos (automóviles de gasoil, gasolina… etc.). El uso de la energía nuclear para convertirla en energía mecánica es muy bajo.

El principal inconveniente y lo que la hace más peligrosa es que seguridad en su uso recae sobre la responsabilidad de las personas. Aunque hay muchos sistemas de seguridad automatizados en las centrales nucleares, las personas pueden tomar decisiones equivocadas o irresponsables. Una sucesión de decisiones equivocadas provocó el peor accidente nuclear en Chernobyl. Una vez se ha producido un accidente, la forma en cómo se gestiona también depende de las decisiones que toman las personas que están en el cargo. En este caso el ejemplo lo tenemos con el accidente nuclear de Fukushima en que se cuestionó la gestión del accidente.

Probablemente el inconveniente más alarmante sea el uso que se le puede dar a la energía nuclear en la industria militar. Curiosamente, la energía nuclear debutó ante el mundo en forma de dos bombas lanzadas sobre Japón al fin de la Segunda Guerra Mundial.

A nivel civil, un gran inconveniente es la generación de residuos nucleares y la dificultad para gestionarlos ya que tardan muchísimos años en perder su radioactividad y peligrosidad.

Los reactores nucleares, una vez construidos, tienen fecha de caducidad. Pasada esta fecha deben desmantelarse, de modo que en los principales países de producción de energía nuclear para mantener constante el número de reactores operativos deberían construirse aproximadamente 80 nuevos reactores nucleares  en los próximos diez años.

Debido precisamente a que las centrales nucleares tienen una vida limitada. La inversión para la construcción de una planta nuclear es muy elevada y hay que recuperarla en muy poco tiempo, de modo que esto hace subir el coste de la energía eléctrica generada. En otras palabras, la energía generada es barata comparada con los costes del combustible, pero el tener que amortizar la construcción de la planta nuclear la encarece sensiblemente.

Las centrales nucleares son objetivo para las organizaciones terroristas.

Genera dependencia del exterior. Poco países disponen de minas de uranio y no todos los países disponen de tecnología nuclear, por lo que tienen que contratar ambas cosas en el extranjero.

Los reactores nucleares actuales funcionan mediante reacciones nucleares por fisión. Estas reacciones se producen en cadena de modo que si los sistemas de control fallasen cada vez se producirían más y más reacciones hasta provocar una explosión radiactiva que sería prácticamente imposible de contener.

 

La energía nuclear es la energía que se obtiene al manipular la estructura interna de los átomos. Se puede obtener mediante la división del núcleo (fisión nuclear) o la unión de dos átomos (fusión nuclear).

 

Generalmente, esta energía (que se obtiene en forma de calor) se aprovecha para generar energía eléctricaen las centrales nucleares, aunque se puede utilizar en muchas otras aplicaciones.

Carbón

El carbón es un combustible fósil que se origina por la descomposición de materia vegetal acumulada y cubierta por agua en el fondo de pantanos, lagos o mares poco profundos. El proceso ocurre en ausencia de oxígeno y por la acción de bacterias anaerobias, que además de descomponer la materia vegetal propician que esta vaya aumentando su contenido de carbono.

 

VENTAJAS DEL CARBÓN

 

  • El carbón como elemento energético, tiene muchas características y propiedades beneficiosas para su uso en el mundo.

  • Entre ellas se encuentra pricipalmente su capacidad calorica, que varia entre los 2000 y los 7000 kcal/kg.

  • Esto le brinda la cualidad de ser utilizable en la industria, en actividades domesticas y muchas otras como la movilizacion a traves de su calor y vapor.

  • Su principal defecto es ser un combustible fósil renovable, pero a muy largo plazo lo que nos impide su uso permanente

  • El uso de carbón en los terrarios, mientras mas pequeñas sean las partículas que usemos pues tanto mejor.

 

DESVENTAJAS DEL CARBÓN

 

  • Los incovenientes del carbón son que es bastante contaminante, y que las minas de las que se extraen ofrecen poca seguridad a los trabajadores, y los accidentes son habituales.

  • El desprendimiento de contaminantes produce los dióxidos y su acumulación provoca las lluvias ácidas.

  • Su principal defecto es ser un combustible fósil renovable, pero a muy largo plazo lo que nos impide su uso permanente.

Plutonio y uranio

En un mundo que busca por más opciones de energía, los reactores reproductores ofrecen un trato que suena demasiado bueno para ser verdad: producen más combustible del que consumen. Por exposición de uranio de baja calidad a la radiación, el reactor lo convierte enplutonio, un combustible de reactor de alta calidad. El reproductor produce, tanto energía útil como combustible. El uso de plutonio, sin embargo, conlleva riesgos significativos.

 

Tecnología conocida

 

Varios países, incluyendo Estados Unidos, India y Francia, hanconstruido y operado reactores reproductores, ya sea para uso experimental o para producir energía eléctrica. El primer reactor experimental fue construido en Estados Unidos en 1951. Al igual que con otras tecnologías, los diseños de reactores fueron mejorando con el tiempo, pero el reproductor no es una idea radicalmente nueva.

 

 

Producción de combustible

 

Pensando en que el uranio es relativamente común, más si existe como un isótopo llamado U-238. Su radioactividad es suave y no es útil para combustible. El isótopo potente, el U-235, hace únicamente el 0.7% de yacimientos naturales de metal uranio y deben ser purificados en muchos pasos meticulosos. El reactor reproductor utiliza el U-235 como su combustible y tiene una reserva de U-238 para alimentación. Durante la reacción, el U-235 emite partículas subatómicas llamadas neutrones. Los átomos de U-238 absorben esos neutrones y, mediante algunos pasos, llega a plutonio-239. El plutonio-239, como el U-235, es útil como combustible nuclear. Por cada 10 átomos de U-235 consumidos, la reacción produce 12 átomos de plutonio-239 de U-238.

 

Criticidad del plutonio

 

Cuando se manejan y almacenan materiales altamente radiactivos, tales como uranio-235 yplutonio-239, los trabajadores deben tener estrictas precauciones, como no poner demasiado material en un solo lugar. Como ellos emiten neutrones, los átomos circunvecinos los absorben y producen más. Si tú tienes más que aproximadamente 100 libras (45 kg) de uranio-235 en un lugar dado, la actividad forma una reacción en cadena, produciendo cantidades letales de radiactividad. Para el plutonio-239, esta cantidad es de aproximadamente 22 libras (10 kg). Aunque son raras, las reacciones accidentales han matado gente.

 

 

Proliferación de armas nucleares

 

Como el plutonio puede ser utilizado para hacer bombas atómicas, y debido a que es más fácil de purificar que el uranio, algunos científicos nucleares advierten sobre su uso como fuente de energía. Su vida media es de 25.000 años, lo que significa que una muestra dada permanece peligrosamente potente más de 100.000 años. Cualquier cantidad producida puede ser extremadamente bien guardada por siempre. La pérdida o robo de plutonio puede terminar en un arma nuclear de una nación o grupo hostil. Por esta razón, la mayoría de las naciones han dejado de lado el uso de reactores reproductores.

Gas natural

El gas natural es una energía de origen fósil extraída del subsuelo y considerada como la más amigable con el medio ambiente.

 

VENTAJAS DEL GAS NATURAL

 

  • La combustión del gas natural no deja residuos consistentes.

  • Hay mucho gas natural en el mercado.

  • El gas natural es económico para extraer, transportar y quemar.

  • El gas natural es flexible en la utilización.

 

DESVENTAJAS DEL GAS NATURAL

 

  • La utilización del gas natural produce muchos gases de efecto invernadero que son dañable por el clima

  • El gas natural no es una fuente de energía renovable.

  • Es difícil para almacenar el gas natural.

  • El gas natural como un recurso es demasiado valioso para la generación de electricidad.

  • Ocupa muchísimo más espacio que un líquido o que un sólido, por lo que para almacenarlo es necesario comprimirlo a presiones muy altas o licuado a temperaturas bajísimas, lo cual supone también gastos energéticos extra.

Petróleo

El petróleo es la fuente de energía más importante en la actualidad; además es materia prima en numerosos procesos de la industria química. El origen del petróleo es similar al del carbón . En ambos casos, se hallan en las rocas sedimentarias, pero el petróleo procede de la descomposición de materia orgánica (especialmente restos de animales u grandes masa de plancton en un medio marino). Su explotación es un proceso costoso que sólo está al alcance de grandes empresas.

Ventajas y usos:

 

Más del 85% del suministro mundial de petróleo es usadocomo combustible, ya sea en máquinas para producir potencia o en aplicaciones como combustión continua paraproducir calor.

 

El 90% de los derivados del petróleo se destinan a satisfacer las necesidades energéticas del mundo.

 

Es la materia prima para la elaboración y distribución deproductos como :

 

Gases del petróleo (butano, propano)

 

Gasolinas para automóviles

 

Combustibles para aviones (alto octanaje)

 

Gasóleos (para aviones, para automóviles (Acpm)

 

Calefacción (querosene)

 

Fuelóleos (combustible para buques, para la industria) Aceites (lubricantes, grasas, ceras)

 

 Asfaltos (para carreteras, pistas deportivas)

 

 Aditivos (para mejorar combustibles líquidos y lubricantes).

 

Desventajas:

 

Para el caso de los polímeros, se encuentran los poliésteres (Lona plastificada), polipropileno (jarras plásticas, sillasrimax), cloruro de polivinilo(Tubos de PVC), poliuretanos(Suelas de zapatos), nylon y el mercado más grande de losplásticos es el de los empaques y embalajes, siendo el

 

Fuente de energía no renovable que llevamillones de años en formarse y, por tanto, unavez que las reservas se agotan no hay manerade obtener más.

 

Daño ambiental o alteración de losecosistemas por construcción de lasplataformas de extracción y procesamiento opor derrames accidentales de petróleo.

 

La quema de este combustible emite gases deefecto invernadero (Dióxido de Carbono,Dióxido de azufre, metano) al aire que secontribuyen al calentamiento global.

 

 Alteración de usos del suelo.

 

Contaminación de aguas subterráneas

 

Grandes pérdidas ambientales por derrame enecosistemas.

 

El proceso de producción y transporte, generagrandes emisiones a la atmósfera aportando alefecto invernadero.

 

 

Páginas web - Webgrafía

http://www.profesorenlinea.cl/fisica/Trabajo_concepto_fisica.html

Aquí encontrarás la definición de potencia, trabajo y energía.

 

http://miprofesordefisiclick.blogspot.com/

En este blog encontrarás información y noticias sobre física.

 

http://curiosidades.batanga.com/2010/10/17/consecuencias-del-calentamiento-global

Aquí encontrarás las consecuencias del efecto invernadero

 

http://www.forumlibertas.com/frontend/forumlibertas/noticia.php?id_noticia=4003

Podrás leer un interesante debate sobre la energía nuclear

 

http://energia-nuclear.net/

Podrás leer información detallada e interesante sobre la energía nuclear.

 

www.youtube.com

Todos los vídeos fueron tomados de este portal.

 

http://materialesderecursosnorenovables.wikispaces.com/Ventajas+y+desventajas+del+carb%C3%B3n

Información sobre el carbón.

 

http://www.ehowenespanol.com/ventajas-desventajas-reactor-reproductor-info_103656/

Información sobre el plutonio y uranio

 

http://www.gasnaturalfenosa.com.co/co/comercio/el+gas+natural/1297102553412/que+es.html

¿Qué es el gas natural?

 

http://materialesderecursosnorenovables.wikispaces.com/Ventajas+y+desventajas+del+gas+natural

Encontrás las ventajas y desventajas del gas natural

 

http://platea.pntic.mec.es/~rmartini/petroleo.htm

Información del petróleo

 

http://es.scribd.com/doc/93194822/Ventajas-y-Desventajas-Del-Petroleo

Podrás leer sobre las ventajas y desventajas del petróleo

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

© 2014.

Corporación colegio San Bonifacio de las

Lanzas

 

Presentado a:

Fredy Banguero Tafur

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