FÍSICA Y QUÍMICA 2º DE ESO IES EL PARADOR

1

TEMA 6

LA ENERGÍA: UNA MAGNITUD PARA

CUANTIFICAR LOS CAMBIOS EN LA MATERIA

A1. Indica en cada uno de los apartados qué transformación es más intensa, y trata de

justificar tu respuesta:

a) La explosión de un petardo o la de un cartucho de dinamita:

b) Cuando calentamos una olla de agua hasta que hierve o cuando lo hacemos con un cacito

de agua:

c) Cuando un coche choca contra una pared a 80 km/h o cuando lo hace a 50 km/h:

d) Cuando se rompe un enorme cristal al caer desde un primer piso o cuando lo hace al caer

desde un quinto piso:

A2. De las cuatro transformaciones elegidas en la actividad anterior indica cuál de ellas será

la más intensa. Justifica tu respuesta.

¿Qué es la energía?

Todos los sistemas materiales experimentan cambios continuamente. Para cuantificar cómo de grande es un cambio los científicos han identificado una propiedad de la materia muy apropiada para ello y la han denominado energía.

Así pues, la energía es una propiedad que tienen los cuerpos en virtud de la cual

pueden producir transformaciones en sí mismos o en otros cuerpos.

A3. Ordena de mayor a menor la cantidad de energía que contendrá cada uno de los siguientes

sistemas materiales (ten en cuenta si serán capaces de producir transformaciones grandes o

pequeñas): a) una bombona de butano, b) una flecha preparada para ser disparada con un

arco bien tenso, c) un macetón al caer desde lo alto de un rascacielos, d) un camión de sandías

moviéndose a 100 km/h, e) una barra de hierro incandescente a 1200 ºC.

Justifica ahora por qué los has ordenado de esa manera.

FÍSICA Y QUÍMICA 2º DE ESO IES EL PARADOR

2

Tipos de energía

Como un cuerpo puede producir transformaciones por causas muy diversas, se identifican diferentes tipos de energía: energía cinética (asociada a la velocidad),

energía potencial gravitatoria (asociada a la altura a la que se encuentran), energía térmica (asociada a su temperatura), energía química (asociada a su composición química), energía elástica (asociada a la deformación de los cuerpos elásticos), etc.

A4. Indica qué tipo de energía contiene cada uno de los sistemas materiales del ejercicio

anterior en virtud de la cual son capaces de producir transformaciones:

a) Una bombona de butano:

b) Una flecha preparada para ser disparada con un arco bien tenso:

c) Un macetón al caer desde lo alto de un rascacielos:

d) Un camión de sandías moviéndose a 100 km/h:

e) Una barra de hierro incandescente a 1200 ºC:

Existen otros tipos de energía:

La energía eléctrica (asociada a la corriente eléctrica que circula por cables), energía nuclear (asociada a la composición de los núcleos de los átomos que constituyen la materia), energía solar (asociada a la radiación que nos llega del Sol), energía eólica

(asociada a la velocidad del viento), energía luminosa (asociada a la luz), energía sonora (asociada al sonido), energía sísmica (asociada a una onda sísmica), etc.

A5. Indica qué tipo de energía contiene cada uno de los siguientes sistemas:

a) La corriente eléctrica que circula por un circuito eléctrico:

b) Una batería de móvil cargada:

c) Un tirachinas estirado para lanzar un proyectil:

d) El sonido de un avión a reacción:

e) Una onda sísmica:

f) Un trozo de uranio preparado para una bomba atómica:

g) Un trozo de madera incandescente en una chimenea:

h) La luz procedente de los focos de un estadio:

i) Una bala a 500 km/h:

j) Una caja de ladrillos colgados de lo alto de una grúa:

k) Un vendaval:

l) Un avión volando a gran altura:

m) La radiación procedente del Sol:

n) La onda expansiva de una explosión:

o) Las olas del mar:

FÍSICA Y QUÍMICA 2º DE ESO IES EL PARADOR

3

Si los cuerpos cambian, la energía cambia

Cualquier cambio que ocurra en un sistema material siempre lleva asociada una transformación de energía. Si se transforma mucha cantidad de energía el cambio habrá sido muy intenso, pero si se transforma poca cantidad de energía el cambio

habrá sido débil.

A6. Indica qué transformaciones de energía ocurren en las siguientes situaciones. Hazlo como

en el ejemplo:

a) Calentamos una olla de agua desde 20 ºC hasta 100 ºC con una cocina de butano:

Se transforma energía química de la bombona de butano en energía térmica del agua

b) Un barco de vela pequeño alcanza una velocidad de 10 nudos partiendo del reposo:

c) Una pelota que cae desde lo alto de un edificio llega al suelo con una velocidad de 40

km/h:

d) Cuando un arco está tenso y se suelta la flecha sale con una velocidad de unos 200 km/h:

e) Un ascensor eléctrico sube a una persona desde el portal hasta el quinto piso:

f) Una persona sube por la escalera desde el portal hasta el quinto piso:

g) Cuando el Sol entra por una ventana de una habitación durante un buen rato aumenta la

temperatura de la habitación:

h) En un aerogenerador se genera electricidad cuando hace viento:

i) La radiación solar calienta la atmósfera terrestre:

Las máquinas

Las máquinas son aparatos que hemos construido para facilitar nuestro trabajo, ya que facilitan ciertas transformaciones de energía.

Así, por ejemplo, podemos decir que un coche es una máquina cuya finalidad es transformar energía química de la gasolina en energía cinética del coche.

FÍSICA Y QUÍMICA 2º DE ESO IES EL PARADOR

4

A7. En nuestras viviendas tenemos un montón de máquinas que producen transformaciones

continuamente. Indica qué transformaciones de energía facilitan las siguientes máquinas.

Hazlo como en el ejemplo:

Realiza en casa la ficha 1 sobre las transformaciones de energía y las máquinas

Una batidora

transforma energía

eléctrica en energía

cinética

FÍSICA Y QUÍMICA 2º DE ESO IES EL PARADOR

5

Unidades de energía

Las unidades que se utilizan para cuantificar la energía son el julio (J) y la caloría (cal), aunque para valores grandes también se utilizan el kilojulio (kJ) y la kilocaloría (kcal).

1 J = 0,24 cal 1 cal = 4,18 J 1 kJ = 1000 J 1 kcal = 1000 cal

A8. Cuando subimos por las escaleras 10 pisos ganamos aproximadamente 22,5 kJ de energía

potencial gravitatoria. Calcula en calorías qué cantidad de energía química perdemos en

nuestro cuerpo al realizar ese ejercicio.

¿Cómo podemos reponer toda esa cantidad de energía química que hemos perdido?

Valor energético de los alimentos

Los alimentos, como la leche, la carne, el pescado, la fruta, etc., también tienen, debido a su constitución, una

cierta cantidad de energía química que se pone de manifiesto al quemarlos en nuestras células

Realiza en tu casa la ficha 2 sobre el valor energético de los

alimentos.

La energía se conserva

Lo que hace de la energía una herramienta verdaderamente útil para los científicos no es su significado, sino uno de sus atributos más importantes:

el principio de conservación de la energía

En cualquier transformación la cantidad de energía total que hay antes y después de la transformación es siempre la misma. Eso significa que todo los que disminuye la

energía por un lado coincide exactamente con todo lo que aumenta por otro.

FÍSICA Y QUÍMICA 2º DE ESO IES EL PARADOR

6

A9. Un calentador de agua eléctrico conectado durante media hora eleva la temperatura del

agua que contiene desde 20 ºC hasta 45 ºC, de modo que su energía térmica aumenta en 750

kcal. ¿Cuántos kJ de energía eléctrica se han transformado?

A10. Cuando calentamos un cazo con agua en una cocina de butano disminuye la energía

química de la bombona, aumenta la energía térmica del agua y también aumenta la energía

térmica del aire. Si la bombona pierde 2 kJ de energía química y el agua gana 750 julios de

energía térmica, ¿cuántos J de energía térmica habrá ganado el aire?

A11. De cada 100 J de energía eléctrica que se transforman cuando tenemos encendida una

bombilla de bajo consumo, 35 J lo hacen en energía luminosa. ¿Cuántos se transforman en

energía térmica de la bombilla y del aire?

A12. Un tejado fotovoltáico es capaz de generar al día 3.600 kJ de energía eléctrica. ¿Cuántos

julios de energía solar se habrán transformado en energía eléctrica?

A13. Cuando la radiación solar entra directamente por la ventana de una habitación durante

cuatro horas se eleva la temperatura de la habitación. Si han entrado 800 kJ de energía solar y

la energía térmica de la habitación se ha elevado sólo en 150 kJ, ¿dónde habrá ido a parar la

diferencia?

La energía se degrada

Existen unos tipos de energía, como es la energía eléctrica o la energía química de los combustibles, que son más útiles para el ser humano ya que a partir de ellos podemos

producir muchas transformaciones diferentes en nuestro beneficio. Otros tipos de energía, por el contrario, son menos útiles, ya que no somos capaces de aprovecharlos

para producir transformaciones en nuestro beneficio. Cuando se producen transformaciones de energías más útiles en menos útiles

decimos que la energía se degrada.

FÍSICA Y QUÍMICA 2º DE ESO IES EL PARADOR

7

A14. Indica en cuáles de las siguientes situaciones hay degradación de la energía:

a) Un aerogenerador produce corriente eléctrica a partir del viento:

b) Un radiador eléctrico conectado a la corriente calienta una habitación:

c) Una estufa de butano encendida también calienta una habitación:

d) Una bombilla encendida ilumina cuando se hace de noche:

e) En una central nuclear se produce electricidad a partir del uranio:

f) Un calentador solar calienta el agua que contiene cuando recibe luz solar:

g) Una habitación caliente se enfría cuando llega la noche:

h) Un panel fotovoltáico produce electricidad cuando recibe luz solar:

i) Cuando trabajamos con el ordenador:

j) Nos hacemos de comer en una cocina de butano:

Realiza ahora la ficha 3 sobre el consumo eléctrico en nuestro instituto.

LAS FUENTES DE ENERGÍA

Las fuentes de energía son los sistemas materiales que hay presentes en la Naturaleza y que tienen un contenido energético que sabemos aprovechar

transformándolo en otro tipo de energía útil para nosotros.

Las clasificamos en fuentes no renovables (porque tarde o temprano se acabarán) y fuentes renovables (porque las tendremos siempre a nuestra disposición)

El carbón

Es un combustible fósil que encontramos en algunas

minas. Tiene un alto contenido en energía química.

Cuando lo quemamos transformamos su energía química

en energía térmica para calentarnos o en energía

eléctrica, como ocurre en las centrales térmicas de

electricidad. Presenta dos problemas importantes:

tarde o temprano se acabará y al quemarlo contamina

mucho, pues desprende CO2 y contribuye al aumento del

efecto invernadero.

FÍSICA Y QUÍMICA 2º DE ESO IES EL PARADOR

8

El petróleo

Es otro combustible fósil que encontramos

generalmente bajo el fondo del mar y del que

extraemos un montón de sustancias: gasolina, fuel,

butano, plásticos, medicinas, tejidos, etc. Tiene un alto

contenido en energía química. Cuando lo quemamos

transformamos su energía química en energía cinética,

como ocurre en los coches, barcos, aviones, etc.

Presenta los mismos problemas que el carbón: tarde o

temprano se acabará y al quemarlo contamina mucho,

pues desprende CO2 y contribuye al aumento del efecto invernadero.

El gas natural

Es otro combustible fósil que encontramos siempre

junto al petróleo. Tiene un alto contenido en energía

química. Cuando lo quemamos transformamos su

energía química en energía térmica para calentar o en

energía eléctrica, como ocurre en las centrales

térmicas de electricidad. Presenta los mismos

problemas que el carbón y el petróleo: tarde o

temprano se acabará y al quemarlo contamina mucho,

pues desprende CO2 y contribuye al aumento del efecto invernadero.

El uranio

Es un elemento químico que se encuentra en un

mineral llamado pechblenda. Tiene un altísimo

contenido en energía nuclear que hemos aprendido

a aprovechar mediante la fisión nuclear. Al

fisionarlo transformamos su energía nuclear en

energía eléctrica, como ocurre en las centrales

nucleares en las que producimos electricidad.

Presenta también dos problemas: tarde o

temprano se acabará y al fisionarlo genera

muchos residuos radiactivos que producen cáncer si no se tratan adecuadamente.

¡¡ Los combustibles fósiles (carbón, petróleo y gas natural) y el uranio son fuentes de energía no renovables. Tarde o temprano se agotarán,

tienen un alto contenido energético y contaminan mucho !!

FÍSICA Y QUÍMICA 2º DE ESO IES EL PARADOR

9

A15. Las siguientes frases están relacionadas con las fuentes de energía no renovables, pero

son todas falsas. Reescríbelas debajo, pero ahora de manera correcta.

a) El uranio es un combustible fósil que encontramos en algunas minas.

b) El carbón se saca del mineral pechblenda que podemos encontrar en algunas minas.

c) El gas natural es la única fuente de energía no renovable que podemos aprovechar para

producir electricidad.

d) De las cuatro fuentes de energía no renovables sólo el uranio tiene un alto contenido

energético.

e) Uno de los usos del carbón es utilizarlo como combustible para mover los coches, los

barcos, los aviones, etc.

f) El alto contenido energético que tiene el uranio lo podemos aprovechar mediante un

proceso llamado fusión nuclear.

g) El único problema que presenta el carbón como fuente de energía es que, tarde o temprano,

se acabará agotando.

h) El problema común asociado a las cuatro fuentes de energía no renovables es que las

cuatro contribuyen al aumento del efecto invernadero.

i) Del petróleo sólo podemos extraer combustibles como la gasolina, el fuel o el butano.

j) Uno de los problemas que presenta el uso del petróleo es que, al quemarlo, desprende

mucho CO2 que es el gas responsable de la lluvia ácida.

k) De las cuatro fuentes de energía no renovables, sólo el uranio se acabará agotando.

l) El gas natural se localiza siempre junto a las minas de carbón.

FÍSICA Y QUÍMICA 2º DE ESO IES EL PARADOR

10

¡¡ Pero existen alternativas a estas fuentes de energía que tanto contaminan. Se trata de las fuentes de energía renovables.

Poco a poco se van introduciendo en nuestras vidas, pero si no sustituyen a las contaminantes en las próximas décadas será demasiado

tarde para el planeta !!

El viento

Es una fuente de energía renovable. Su contenido en energía

eólica lo transformamos directamente en energía eléctrica en

los parques eólicos. Presenta la ventaja de que no contamina,

aunque supone un importante impacto visual. El inconveniente

es que no siempre hace viento.

La radiación solar

Es otra fuente de energía renovable. Su

contenido en energía solar lo aprovechamos

para calentar agua o lo

transformamos directamente en

energía eléctrica en los paneles

fotovoltaicos. Presenta la ventaja

de que no contamina y es la

solución más importante de cara

al futuro. El inconveniente es que no siempre hace sol, y por las noches

no se puede aprovechar.

El agua embalsada

Es una fuente de energía renovable. Al dejarla caer

transformamos su energía gravitatoria en energía

eléctrica, como ocurre en las centrales

hidroeléctricas. Su inconveniente es que los

embalses provocan grandes impactos en los

ecosistemas de la zona, y no siempre tenemos el

agua suficiente.

FÍSICA Y QUÍMICA 2º DE ESO IES EL PARADOR

11

La biomasa

Es otra fuente de energía renovable. Son restos de

vegetales procedentes de la poda de los bosques o

de cultivos energéticos. Al quemarlos

transformamos su energía química en energía

eléctrica. Aunque se expulsa CO2 al quemarlos, lo

consumen al crecer cuando hacen la fotosíntesis.

El mar

El mar es otra fuente de energía renovable. Los

movimientos del agua del mar (mareas, oleaje o

corrientes) los sabemos aprovechar transformando

directamente su energía cinética en energía eléctrica.

El inconveniente es que no siempre está disponible, y

además provoca un importante impacto visual.

A16. Tras leer la información anterior, contesta a las siguientes preguntas sobre las fuentes de

energía renovables:

a) ¿Qué problemas presentan en común el viento y el mar como fuentes de energía

renovables?

b) ¿Qué movimientos del agua del mar podemos aprovechar para generar electricidad?

c) ¿De qué dos formas sabemos aprovechar la energía que transporta la radiación solar?

d) ¿De todas las fuentes de energía renovables, cuál puede ser la que más nos ayude a

resolver los problemas medioambientales que presentan las fuentes no renovables?

e) ¿Cómo aprovechamos los restos vegetales procedentes de la poda de los bosques?

f) ¿Qué fuente de energía no renovable se puede ver más afectada en los años de sequía?

FÍSICA Y QUÍMICA 2º DE ESO IES EL PARADOR

12

g) ¿Cómo puede perjudicar un embalse a los seres vivos del ecosistema de la zona?

h) Si al quemar la biomasa se desprende CO2 a la atmósfera, ¿por qué no contribuye al

aumento del efecto invernadero?

i) ¿Cómo podemos producir electricidad a partir del viento, del agua embalsada o de los

movimientos del agua del mar?

j) ¿Cuáles son las dos grandes ventajas que presentan las fuentes de energía renovables

frente a las no renovables?

Atiende al cortometraje de animación titulado

“El ultimátum evolutivo” y cumplimenta la ficha

correspondiente.

(Dura 10 minutos y está realizado por Pablo Llorens,

que ganó un premio Goya por este corto)

Tanta transformación energética a partir de energías no renovables tiene un elevado coste medioambiental. Cuanta más electricidad consumamos de manera innecesaria y cuantos

más objetos de consumo utilicemos a lo largo del día más estaremos contribuyendo al deterioro del planeta.

¡Y no hay un planeta B!

Así pues, convendría que reflexionáramos sobre posibles soluciones que podamos poner en práctica cada uno de nosotros

para aliviar este problema global.

FÍSICA Y QUÍMICA 2º DE ESO IES EL PARADOR

13

A17. Ahora observa la imagen del Libro blanco de la energía e indica 8 acciones para ahorrar

energía que te sugiera dicha imagen. Hazlo como en el ejemplo:

1. Utilizar el transporte

público en vez del coche

privado

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

Para finalizar, realiza el crucigrama que te entregará tu profesor.