ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA DE CHIMBORAZO

FACULTAD DE INFORMATICA Y ELECTRONICA

ESCUELA DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA EN CONTROL Y REDES INDUSTRIALES

Estática y Dinámica de Fluidos

Tema: “Principio de conservación de la energía.”.

Por:Iván OrtizOswaldo CastroCristian CushquicullmaMilton PichuchoDaniel Villalba

Semestre:Séptimo “A”.

PRINCIPIO DE LA CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA

JAMES PRESCOT JOULE

Este famoso hombre fue un físico inglés nacido en 1818 y que murió en 1889. Joule recibió cierta educación formal en matemáticas, filosofía y química, aunque en gran parte fue autodidacta. Su investigación lo llevó a establecer el principio de conservación de la energía.

CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍAEl Principio de conservación de la energía indica que la energía no se crea ni se destruye; sólo se transforma de unas formas en otras. En estas transformaciones, la energía total permanece constante; es decir, la energía total es la misma antes y después de cada transformación, aunque existe un cierto nivel de degradación.En el caso de la energía mecánica se puede concluir que, en ausencia de rozamientos y sin intervención de ningún trabajo externo, la suma de las energías cinética y potencial permanece constante. Este fenómeno se conoce con el nombre de Principio de conservación de la energía mecánica.

Si no existe un trabajo externo se cumple:

W ext=0 ∆ Ec+∆ Ep≠0 Ec+Ep=cte=k

Si en el sistema anterior hay fuerzas interiores no conservativas  como las fuerzas de rozamiento cuyo trabajo supone una disipación de la energía mecánica del sistema, el principio anterior tendremos que escribirlo así:

W ext=0 ∆ Ec+∆ Ep−W rozamiento≠0

Por último, si sobre el sistema se realiza trabajo exterior, el principio de conservación lo escribiremos de la siguiente forma.

∆ Ec+∆ Ep−W rozamiento=W ext

ENERGÍA CINÉTICALa energía es la capacidad de un objeto de transformar el mundo que le rodea. Su unidad es el Joule. Los cuerpos por el hecho de moverse tienen la capacidad de transformar su entorno. Por ejemplo al movernos somos capaces de transformar objetos, de chocar, de romper, etc.Llamamos energía cinética a la energía que posee un cuerpo por el hecho de moverse. La energía cinética de un cuerpo depende de su masa y de su velocidad según la siguiente relación:

La velocidad de un cuerpo proporciona una capacidad al móvil de transformar el medio que le rodea. Esta capacidad es su energía cinética que depende del cuadrado de la velocidad y de la masa.

ENERGÍA POTENCIAL El hecho de estar bajo la influencia del campo gravitatorio proporciona a los objetos la capacidad de caer. Su unidad es el Joule. Recordemos el aprovechamiento de los saltos de agua en la generación de energía eléctrica.La energía potencial gravitatoria es la capacidad que tienen los objetos de caer. Tiene su origen en la existencia del campo gravitatorio terrestre. Su magnitud es directamente proporcional a la altura en la que se encuentra el objeto, respecto de un origen que colocamos a nivel de la superficie terrestre, y a la masa del objeto. Su expresión matemática es:

JOULEUn joule es el trabajo producido por una fuerza de 1 newton, cuyo punto de aplicación se desplaza 1 metro en la dirección de la fuerza. En términos eléctricos, un julio es el trabajo realizado por una diferencia de potencial de 1 voltio y con una intensidad de 1 amperio durante un tiempo de 1 segundo.

J=Nm=[ kgm2s2 ]DEGRADACIÓN DE LA ENERGÍA Unas formas de energía pueden transformarse en otras. En estas transformaciones la energía se degrada, pierde calidad. En toda transformación, parte de la energía se convierte en energía calorífica.

Cualquier tipo de energía puede transformarse íntegramente en calor; pero, éste no puede transformarse íntegramente en otro tipo de energía. Se dice, entonces, que el calor es una forma degradada de energía, esto porque éste

sólo puede ser utilizado y convertido en otras formas de energía donde se disponga de una diferencia de temperatura.Son ejemplos:

La energía eléctrica, al pasar por una resistencia. La energía química, en la combustión de algunas sustancias. La energía mecánica, por choque o rozamiento.

Se define, por tanto, el Rendimiento como la relación (en % por ciento) entre la energía útil obtenida y la energía aportada en una transformación.

EJEMPLO:Un esfera, parado ubicada a una altura h del piso, tiene una energía potencial máxima debida a su altura (mgh), sin

embargo la energía cinética es cero (12mv2), porque está

parado.

A medida que desciende por la vía va perdiendo altura; por tanto disminuye su energía potencial pero gana velocidad, por tanto aumenta su energía cinética. En la mitad del recorrido ambas energías se igualan.

Al llegar abajo la altura se hace cero; por tanto se anula la energía potencial; pero en ese punto la velocidad es máxima;

por tanto la energía cinética también es máxima.

Toda la energía potencial de la parte superior se ha transformado en energía cinética en la parte baja. La energía se ha transformado, pero no se ha perdido. Esto es lo que dice el Principio de Conservación de la Energía.

Sin embargo, en el proceso de transformación, una parte de la energía se degrada en otras formas menos aprovechables, como el calor; en realidad la degradación supone una pérdida de calidad de la energía, de forma que la nueva forma de energía no se transforma fácilmente en otras formas. En una máquina, cuanto menor sea la pérdida, mayor será el rendimiento.

Una de las energías de mayor calidad es la energía eléctrica; una de las de menos calidad es la energía térmica.

APLICACIONES: La gasolina de tu auto es un depósito de energía química que el motor

del vehículo transforma en energía calórica y en movimiento que se transmite a las ruedas, donde por acción del rozamiento parte de la energía impulsa el vehículo y otra parte se pierde en forma de calor

La energía siempre pasa de formas más útiles a formas menos útiles. Por ejemplo, en un volcán la energía interna de las rocas fundidas puede transformarse en energía térmica produciendo gran cantidad de calor; las piedras lanzadas al aire y la lava en movimiento poseen energía mecánica; se produce la combustión de muchos materiales, liberando energía química; etc.

Un radiador eléctrico transforma la energía eléctrica en energía calorífica, una pila transforma la energía química en energía eléctrica, una lámpara transforma la energía eléctrica en energía luminosa, etc.

FUENTES Y TIPOS DE ENERGÍA

Fuente Nombre Manifestación Usos

Sol Solar Luminosa y calor Calor y luz

Viento Eólica Mecánica, eléctrica Movimiento y electricidad

Carbón, petróleo, gas natural

De combustión de fósiles

Luminosa, química, eléctrica y calor.

Calor, luz y reacción química

Caídas de agua Hidráulica Mecánica (potencial y cinética)

Movimiento

Desechos orgánicos

Biomásica Lumínica y calor Calor y luz

Calor de la Tierra Geotérmica Eléctrica Electricidad

Átomos Nuclear y atómica

Eléctrica Electricidad

Olas del mar Marítima Mecánica Movimiento

Reacciones químicas

Química Química, eléctrica y calor.

Reacción química y electricidad

Sonido Sonora Mecánica y sonora Movimiento y sonido

TRANSFORMACIONES DE LA ENERGÍA

BIBLIOGRAFÍA: http://www.mailxmail.com/curso-energia/energia-principio-conservacion-

degradacion-fuentes http://www.iesmarquesdesantillana.org/node/861 http://www.kalipedia.com/ecologia/tema/comprueba-cumple-principio-

conservacion.html?x1=20070924klpcnafyq_267.Kes&x=20070924klpcnafyq_269.Kes

http://cerezo.pntic.mec.es/~jgrima/prin_leyes.htm http://www.heurema.com/PDF17.htm http://www.resueltoscbc.com.ar/teoricos/biofisica/pdf/T1-6.pdf http://es.answers.yahoo.com/question/index?qid=20070529064222AAuoXee http://www.kalipedia.com/fisica-quimica/tema/principio-conservacion-

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conservacion-energia-mecanica2.shtml http://www.cientec.or.cr/ciencias/energia/articulo1.html http://newton.cnice.mec.es/materiales_didacticos/energia/

transformaciones.htm?3&0 http://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_Internacional_de_Unidades

Cuestionario de unidad 5 –Generalidades-

1. Escriba el principio fundamental de la conservación de la energíaLa energía no se crea ni se destruye; sólo se transforma de unas

formas en otras.

2. Quien estableció el principio de la conservación de la energía?James Prescott Joule

3. Escriba la ecuación del principio de conservación de la energía mecánica

Ec+Ep=Em

4. Escriba la ecuación fundamental del principio de conservación de la energía ideal

Ec+Ep=cte=k

5. Que capacidad le otorga la energía cinética a una partícula?Le otorga la capacidad de cambiar el entorno que lo rodea, esto debido al movimiento que realiza con una velocidad cualquiera.

6. Cuál es la ecuación de la energía cinética?

Ec=12mv2

7. Que capacidad le significa la energía potencial a una partícula ubicada a una altura h?Le significa la capacidad de caer por influencia del campo

gravitacional.

8. Cuál es la ecuación del la energía potencial?Ep=mgh

9. Desglose la unidad Joule en términos de kg, m y s, y de N, m

J=Nm=[ kgm2s2 ]

10. Si existe rozamiento, y el trabajo externo es nulo, como se expresa

la ecuación para la conservación de la energía?W ext=0 ∆ Ec+∆ Ep−W rozamiento≠0

11. Si existe rozamiento, y el trabajo externo es diferente de cero,

como se expresa la ecuación para la conservación de la energía?

∆ Ec+∆ Ep−W rozamiento=W ext

12. A que hace referencia el termino degradación de la energía?

Hace referencia a la pérdida de calidad de la energía en cada una de sus

transformaciones.

13. Como se calcula el rendimiento de la energía en un sistema?

14. En que tipos de energías se puede transformar la energía solar?

Energía hidráulica Energía química Energía calorífica

15. El viento en que tipos de energía se puede transformar? Energía mecánica Energía eléctrica