TIPOS DE ENERGÍA

La energía se utiliza para que los cuerpos puedan generar trabajo, es decir la cantidad de energía que contienen los cuerpos se mide por el trabajo que son capaces de realizar.

1- La energía nuclear es aquella que se libera como resultado de una reacción nuclear. Se puede obtener por el proceso de Fisión Nuclear (división de núcleos atómicos pesados) o bien por Fusión Nuclear (unión de núcleos atómicos). En las reacciones nucleares se libera una gran cantidad de energía debido a que parte de la masa de las partículas involucradas en el proceso, se transforma directamente en energía. Lo anterior se puede explicar basándose en la relación Masa-Energía producto de la genialidad del físico Albert Einstein.

Clásica planta de energía nuclear.


Primero debemos conocer que es la energía nuclear, como se transforma, y como se obtiene la energía, y los diferentes tipos de energía. De igual forma se debe tener un conocimiento claro de los conceptos básicos utilizados en la física nuclear.

A lo largo de la historia obtuvo y transformó esta clase de energía, estos acontecimientos datan desde los años 1930-1945, cuando se obtuvo en forma artificial y controlada esta forma de energía, para la construcción de la primera bomba atómica. Desde entonces se han realizado adelantos he investigaciones relacionadas con la ciencia que pudieron a no tener un beneficio para la humanidad, depende desde el punto de vista desde el que se mire.

¿Qué es la energía?

II. ENERGIA
La Energía es un concepto en todas las ciencias. Desde un punto de vista material es complejo de definir. La más básica de sus definiciones indica que se trata de la capacidad que poseen los cuerpos para producir Trabajo, es decir la cantidad de energía que contienen los cuerpos se mide por el trabajo que son capaces de realizar.
Existen varios tipos de energías, las cuales son capaces de transformarse unas en otras por diversos procesos.

Formas de Energía

Energía Mecánica.
Es el tipo de energía que poseen los cuerpos cuando están en movimiento o también la interacción gravitatoria entre la Tierra y la Luna.

Energía Electromagnética.
Es la que es generada por los Campos Electrostáticos, Campos Magnéticos o bien por Corrientes Eléctricas.

Energía Térmica.
Energía interna de los cuerpos que se manifiesta externamente en forma de Calor, es el tipo de energía menos aprovechable por ejemplo por los seres vivos.

Energía Química.
Es la energía que poseen los compuestos. Se manifiesta cuando se produce una reacción química.

Energía Metabólica.
La energía metabólica o metabolismo es la que se genera en los seres vivos por medio de reacciones de oxido reducción, gracias al aporte de los nutrientes , los cuales pueden provenir del entorno o ser generados por ellos mismos como es el caso de los seres autótrofos como las plantas mediante la fotosíntesis.

Fuentes y transformaciones de energía
1- Fuentes de energía renovables :
Las fuentes de energía renovables son aquellas que llegan en forma continua a la Tierra y que a escalas de tiempo real parecen ser inagotables.

Ejemplos de estos tipos de energía son:

Energía Hidráulica: Es la energía que se obtiene del movimiento del agua. El agua de un río se almacena en grandes embalses artificiales que se ubican a gran altura respecto de un nivel de referencia. El agua también posee energía potencial gravitatoria (aquella que poseen los cuerpos que se encuentran a cierta altura respecto de un nivel de referencia). Posteriormente, el agua se deja caer por medio de ductos hasta el nivel de referencia, por lo tanto toda su energía potencial se forma en energía cinética (aquella que posee un cuerpo gracias a su estado de movimiento). La energía cinética de las caídas de agua se aprovecha, por ejemplo, para mover turbinas generadoras de electricidad, tal es el principio de las Centrales Hidroeléctricas.

Energía Solar: Es la energía que llega a la Tierra proveniente de la estrella más cercana a nuestro planeta: El Sol. Esta energía abarca un amplio espectro de Radiación Electromagnética, donde la luz solar es la parte visible de tal espectro la energía solar es la base de la vida en la Tierra, es la energía que pueden aprovechar los seres autótrofos o sea las plantas que son la base de las redes alimenticias, a demás por medio de esta energía realizan la fotosíntesis proceso por el cual se libera secundariamente oxigeno el cual utilizan para el intercambio de gases los seres oxibióticos.

Paneles de enregía solar.

Además el hombre puede transformar la energía solar en energía térmica o eléctrica. En el primer caso la energía solar es aprovechada para elevar la temperatura de un fluido, como por ejemplo el agua, y en el segundo caso la energía luminosa del sol transportada por sus fotones de luz incide sobre la superficie de un material semiconductor (ej.: el silicio), produciendo el movimiento de ciertos electrones que componen la estructura atómica del material. Un movimiento de electrones produce una corriente eléctrica que se puede utilizar como fuente de energía de componentes eléctricos o bien electrónicos. Es el caso del principio de funcionamiento de las calculadoras solares.

Energía Eólica

Este tipo de energía es producida por los vientos generados en la capa gaseosa que rodea nuestro planeta que es la atmósfera. Se puede transformar en energía eléctrica mediante el uso de turbinas que basan su funcionamiento en el giro de cruces movidas por los vientos. Bajo el mismo principio se puede utilizar como mecanismo de extracción de aguas subterráneas o de ciertos tipos de molinos para la agricultura.
Este tipo de energía puede ser de gran utilidad en regiones aisladas y de difícil acceso y que tienen necesidades de energía eléctrica, y cuyos vientos son apreciables en el transcurso del año.

Biomasa:
Es la energía que se genera de los compuestos orgánicos que se han producido en el tiempo por procesos naturales, por medio de procesos químicos y biológicos sobre algunas especies vegetales o bien sobre ciertos materiales. Un ejemplo de tal proceso lo constituyen los residuos forestales, los residuos de la agricultura.

Energía Mareomotriz: Es la energía producida por los movimientos de las olas del mar. Tal movimiento se utiliza para transferir energía cinética a generadores de electricidad. La gran dificultad para la obtención de este tipo de energía es por una parte su alto costo y el establecimiento de un lugar apto geográficamente para confinar grandes masas de agua en recintos naturales.

2- Fuentes de energía no renovables
Las fuentes de energía no renovables son aquellas que con el uso y el tiempo tienden a agotarse.
Ejemplos de energía no renovables:

El Carbón
El Petróleo
El Gas Natural
La Energía Geotérmica
La Energía Nuclear

EL CARBÓN O LA HULLA:
Es un combustible fósil, formado por la acumulación de vegetales durante el era Primaria de nuestro planeta. Estos vegetales a lo largo del tiempo han sido sepultados en el subsuelo terrestre, experimentando cambios básicamente de presión de altas temperaturas lo que ha posibilitado la acción de reacciones químicas que los han transformado en variados tipos de carbón mineral. La hulla se forma básicamente por el acumulo de troncos de árboles.

El Petróleo

Es un aceite natural de origen mineral o biológico constituido por una mezcla de hidrocarburos. Estos hidrocarburos se producen por antiguos restos de organismos vegetales, organismos acuáticos generalmente los esqueletos calcáreos de ciertos protozoos que al morir se depositan en el fondo del mar y organismos vivos depositados en las profundidades de la corteza terrestre en forma de sedimentos.

El Gas Natural
Es una mezcla de gases combustibles depositados en forma natural en las profundidades de la Tierra y que poseen un alto grado calórico. Muchas veces los yacimientos de gas natural se relacionan con los de petróleo. El principal componente del gas natural es el metano y en menor proporción los gases de etano, propano y butano.

Energía Geotérmica
Energía contenida también en el interior de la Tierra en forma de gases. Al ser extraída se presenta en forma de gases de alta temperatura (fumarolas), en forma de vapor y agua a muy altas temperaturas y en forma de agua caliente (fuentes termales).

II. Energía Nuclear

La energía nuclear es aquella que se libera como resultado de una reacción nuclear. Se puede obtener por el proceso de Fisión Nuclear o bien por Fusión Nuclear. En las reacciones nucleares se libera una gran cantidad de energía debido a que parte de la masa de las partículas involucradas en el proceso, se transforma directamente en energía Con relación a la liberación de energía, una reacción nuclear es un millar de veces más energética que una reacción química, por ejemplo la generada por la combustión del combustible fósil del metano.

ELEMENTOS DE FISICA NUCLEAR


1- Haciendo historia
Cinco siglos antes de Cristo, los filósofos griegos se cuestionaron si la materia podía ser dividida indefinidamente o si llegaría a un punto que tales partículas fueran indivisibles. Es así, como Demócrito filosofo griego que vivió entre los años 460 a.C.-370ª.C formula la teoría de que la materia se compone de partículas indivisibles y diminutas, a las que llamó átomos (del griego átomos, indivisible).

En 1803 John Dalton plantea una nueva teoría sobre la composición de la materia. Según este científico toda la materia se podía dividir en dos grandes grupos: los elementos y los compuestos. Los elementos estarían constituidos por unidades fundamentales, que en honor a Demócrito, Dalton denominó átomos. Los compuestos se constituirían de moléculas, cuya estructura viene dada por la unión de átomos en proporciones definidas y constantes. La teoría de Dalton seguía considerando el hecho de que los átomos eran partículas indivisibles.

John Dalton


Hacia finales del siglo XIX, se descubrió que los átomos no son indivisibles, pues se componen de varios tipos de partículas elementales. La primera en descubrirse fue el electrón en el año 1897 por el investigador Sir Joseph Thomson, quién recibió el Premio Nobel de Física en 1906. Posteriormente, Hantaro Nagaoka (1865-1950) durante sus trabajos propone una nueva teoría, la cual establece que los electrones rotarían en órbitas alrededor de un cuerpo central con carga positiva, muy similar a lo que lo hacen los planetas alrededor del sol. En la actualidad sabemos que la carga positiva del átomo se concentra en un denso núcleo muy pequeño, en cuyo alrededor giran los electrones.

El núcleo del átomo se descubrió en la Universidad de Manchester, a cargo del científico llamado Ernest Rutherford en el período desde 1909 a 1911. El experimento utilizado consistía en dirigir un haz de partículas de cierta energía contra una plancha metálica delgada, de las probabilidades que tal barrera desviara la trayectoria de las partículas, se dedujo la distribución de la carga eléctrica al interior de los átomos.

b Constitución del Átomo y Modelos Atómicos
La descripción básica de la constitución atómica, reconoce la existencia de partículas con carga eléctrica negativa, llamados electrones, los cuales giran en diversas órbitas (hay diferentes niveles de energía) alrededor de un núcleo central con carga eléctrica positiva. El átomo en su conjunto y sin la presencia de perturbaciones externas es eléctricamente neutro.
El núcleo lo componen los protones con carga eléctrica positiva, y los neutrones que no poseen carga eléctrica.

El tamaño de los núcleos atómicos para los diversos elementos está comprendido entre una cienmilésima y una diezmilésima del tamaño del átomo.
La cantidad de protones y de electrones presentes en cada átomo es la misma. Esta cantidad recibe el nombre de número atómico, y se designa por la letra "Z". A la cantidad total de protones más neutrones presentes en un núcleo atómico se le llaman número másico y se designa por la letra "A".

Si se nombra por "X" a un elemento químico cualquiera, su número atómico y másico se representa por la siguiente simbología:

 

Por ejemplo, para el Hidrogeno tenemos: 1H1.

Modelos atómicos:
El Modelo de Thomson
Este modelo sugiere un modelo atómico que tomaba en cuenta la existencia del electrón, descubierto por el mismo Thomson en 1897. Su modelo era estático, pues suponía que los electrones estaban en reposo dentro del átomo y que el conjunto era eléctricamente neutro. Con este modelo se podían explicar una gran cantidad de fenómenos atómicos conocidos hasta la fecha. Posteriormente, el descubrimiento de nuevas partículas y los nuevos experimentos llevado a cabo por Rutherford rectificaron dicha teoría.

El Modelo de Rutherford
Demostró la existencia del núcleo atómico, él sostiene que casi la totalidad de la masa del átomo se concentra en un núcleo central muy diminuto de carga eléctrica positiva. Los electrones giran alrededor del núcleo describiendo órbitas circulares. Estos poseen una masa muy pequeña y tienen carga eléctrica negativa. La carga eléctrica del núcleo y de los electrones se neutralizan entre sí, provocando que el átomo sea eléctricamente neutro.

El modelo de Rutherford tuvo que ser abandonado, pues el movimiento de los electrones suponía una pérdida continua de energía, por lo tanto, el electrón terminaría describiendo órbitas en espiral, precipitándose finalmente hacia el núcleo. Sin embargo, este modelo se utilizó como base para el modelo propuesto por su discípulo Neils Bohr, lo cual marcó el inició del estudio atómico, por lo que a Rutherford se le conoce como el padre de la era nuclear.

El Modelo de Bohr
El físico Niels Bohr el cual obtuvo el premio Nobel en 1922, postuló que los electrones giran a gran velocidad alrededor del núcleo atómico. Los electrones se disponen en diversas órbitas circulares, las cuales determinan diferentes niveles de energía. El electrón puede acceder a un nivel de energía superior, para lo cual necesita "absorber" energía. Para volver a su nivel de energía original es necesario que el electrón emita la energía absorbida (por ejemplo en forma de radiación). Este modelo, si bien se ha perfeccionado con el tiempo, ha servido de base a la moderna física nuclear.

Modelo Mecano - Cuántico
Se inicia con los estudios del físico Luís De Broglie, quién recibió el Premio Nobel de Física en 1929. Según De Broglie, una partícula con cierta cantidad de movimiento se comporta como una onda. En tal sentido, el electrón tiene un comportamiento dual de onda y partícula, pues tiene masa y se mueve a velocidades elevadas. Al comportarse el electrón como una onda, es difícil conocer en forma simultánea su posición exacta y su velocidad, por lo tanto, sólo existe la probabilidad de encontrar un electrón en cierto momento y en una región dada en el átomo, denominando a tales regiones como niveles de energía. La idea principal del postulado se conoce con el nombre de Principio de Incertidumbre de Heisenberg
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