objectiu de la tecnologia - silviatecno.files.wordpress.com · en funció dels seus màquines...
TRANSCRIPT
PRODUCTES
ENERGIA MATÈRIA
EL NATURL
és la capacitat dels cossos
per realitzar
es pot manifestar
de diferents
es pot obtenir
de diferents
TREBALL FORMES FONTS que són
L’ARTIFICIAL
PROCÈS INDUSTRIAL
=
objectiu de la Tecnologia
2n ESO_ENERGIA 1
és la capacitat dels cossos per realitzar
TREBALL
el realitzen
FORCES
F = m·a
es mesura en
S.I: Newton (N)
S.T: kilopond (kp)
1 kp = 9,81 N
W = F·d
es mesura en
S.I: Joule (J)
POTÈNCIA
P = W / t
es mesura en
S.I: Watt (W)
cavall de vapor (CV)
1 CV = 736 W
existeix només si hi ha moviment
El pes és una força.
Es mesura en N
en funció del temps
d
F
L’ENERGIA
2n ESO_ENERGIA 2
en funció
dels seus
EFECTES
= E potencial +
regit pel principi és
= Eu / Ec de conservació
de l’energia
1 kWh = 3.600.000 J
FORMES
E cinètica
Ec = ½·m.v2 Ep = m·g·h
Ec
Eu
Ep Ec = Eu + Ep
màquina
sempre < 100%
E = P·t = I·V·t
E = m·c2
E mecànica
E tèrmica
E elèctrica
E química
E nuclear
E radiant
E sonora
1 cal = 4,18 J
TRANSFORMAR
es poden
mitjançant
màquines
i aparells
que tenen
rendiment
es pot manifestar de diferents
L’ENERGIA
2n ESO_ENERGIA 3
FONTS
que l’home ha anat
descobrint i utilitzant
AL LLARG
DE LA HISTÒRIA
es pot obtenir de diferents
L’ENERGIA
2n ESO_ENERGIA 4
FONTS
que l’home ha anat
descobrint i utilitzant
AL LLARG
DE LA HISTÒRIA
es pot obtenir de diferents
L’ENERGIA
principalment
com
FÒSSILS NUCLEARS
que són
carbó
petroli
gas natural
principalment
PODER CALORÍFIC cadascun
amb diferent
COMBUSTIBLES
NO
RENOVABLES
urani
el seu ús irracional provoca
com
esgotament
reserves contaminació
GREUS
PROBLEMES
calen
ALTERNATIVES
augment rendiments
consum racional
FONTS
RENOVABLES
efecte hivernacle
pluja àcida
boires fotoquímiques
2n ESO_ENERGIA 5
Què és l’energia? L’energia és la capacitat de realitzar un treball.
Qualsevol acció que impliqui un canvi o moviment requereix
energia.
L’energia igual que el treball es mesura amb Joules.
• L’energia es pot manifestar de les següents formes:
– Energia mecànica
– Energia tèrmica o interna
– Energia química
– Energia elèctrica
– Energia nuclear
– Energia radiant
2n ESO_ENERGIA 6
Energia mecànica
L’energia mecànica d’un cos és la suma de la seves energies cinètica i potencial, degudes al seu moviment i posició
respectivament.
Em = Ec+ Ep
L’energia mecànica es pot manifestar bàsicament de dues maneres:
• L’energia cinètica és la que té un cos a causa del seu moviment.
• Ec = ½ m· v2
• L’energia potencial és la que té un cos degut a la seva posició.
• Ep = m·g·h
2n ESO_ENERGIA 7
Transformació d’energia potencial en cinètica.
• Així en la posició de repòs només té energia potencial,
• durant la caiguda en un punt qualsevol la quantitat
d’energia potencial perduda s’ha transformat en cinètica,
• al arribar a terra tota l’energia s’ha transformat en cinètica.
Durant la caiguda d’un cos es produeix una transformació de la
energia potencial en energia cinètica.
2n ESO_ENERGIA 8
Unitats
Magnitud Unitat S.I. Unitat S.T. Altres
Massa kg UMT= 9,81kg
Força N (Newton) Kp = 9,81N 1dina=10-5N 1N=1kg*1m/s2
Treball J (Joule) Kgm=9,81J kWh (electricitat)
Potència W (wat) Kgm/s=9,81W Cv=736W
2n ESO_ENERGIA 9
Energia tèrmica o interna
L’energia tèrmica o interna és la que té un cos com a conseqüència de la suma de l’energia total de les seves molècules.
La temperatura d’un cos és una manifestació de la seva energia interna o tèrmica, la qual a la vegada també és directament proporcional a la seva massa.
L’energia tèrmica sempre es transfereix del cos més calent al més fred.
2n ESO_ENERGIA 10
Formes de transferència de l’energia tèrmica
Conducció és la pròpia dels cossos sòlids, es dóna per contacte directe entre cossos de temperatures diferents.
Convecció és la forma de propagació pròpia dels fluids. Quan un fluid s’escalfa disminueix la seva densitat i passa a ocupar la part més alta.
Radiació és la propagació en forma d’ones electromagnètiques, les quals travessen els medis que els són transparents.
2n ESO_ENERGIA 11
Energia química
• L’energia química és deguda als canvis d’energia
cinètica i potencial que es produeixen quan les
distancies dels electrons i els nuclis a les molècules
canvia durant les reaccions químiques. (els aliments
o els combustibles)
2n ESO_ENERGIA 12
Energia elèctrica L’energia elèctrica és l’energia cinètica i potencial
dels electrons en circular en forma de corrent per
un circuit
E = P · t = V · I · t (KWh)
2n ESO_ENERGIA 13
Energia nuclear L’energia nuclear és l’energia que manté
juntes les partícules del nucli d’un àtom.
L’energia que s’allibera com a conseqüència de la pèrdua de massa ve donada per :
E=mc2
Segons Einstein: “la massa es pot considerar
una forma d’energia”.
2n ESO_ENERGIA 14
Energia radiant L’energia radiant és l’energia potencial dels
camps elèctrics i magnètics que produeixen les ones electromagnètiques com la llum, les ones de ràdio, ones ultraviolades, etc.
2n ESO_ENERGIA 15
Tipus
d’energia inicial
Tipus
d’energia final
Sistema o aparell
que produeix la transformació
Elèctrica Mecànica Motor elèctric
Mecànica Elèctrica Aerogenerador
Elèctrica Tèrmica Torradora, radiador
Tèrmica Elèctrica Central tèrmica
Elèctrica Radiant Llum
Radiant Elèctrica Plafó solar fotovoltaic
Elèctrica Química Cubeta electrolítica
Química Elèctrica Pila
Tèrmica Mecànica Màquina de vapor
Mecànica Tèrmica Pastilles de fre
Química Mecànica Motor de combustió
Elèctrica Sonora Altaveu
Sonora Elèctrica Micròfon
2n ESO_ENERGIA 16
Rendiment • En qualsevol transformació d’energia hi ha una part d’aquesta
que es transfereix en forma de calor no útil, són les anomenades pèrdues.
• Les transformacions energètiques es fan a les màquines, aquestes consumeixen una energia o treball d’entrada Wc i retornen un treball útil Wu inferior al primer. La diferència entre el treball consumit i el útil són les pèrdues Wp.
Wp = Wc - Wu
Màquina Treball útil Treball consumit
El rendiment és la relació entre l’energia o treball
consumit i l’energia o treball útil.
El rendiment sempre és inferior a 1
És freqüent expressar el rendiment en %
El rendiment d’un sistema també es pot expressar en
funció de les potència útil i la potència consumida.
Wc
Wu
100% Pc
Pu
2n ESO_ENERGIA 17
Fonts d’energia • L’energia existeix a la natura però cal transformat-la per un
major aprofitament.
• Les fonts d’energia són aquells elements d’on podem obtenir
energia com per exemple: L’aigua, el carbó, el petroli, el vent,
etc.
• Les energies es poden classificar:
o segons el seu origen en primàries i finals
o segons la seva disponibilitat en renovables i no renovables.
• Energia primària és la que obtenim directe de la natura. Són
energies primàries el sol, el vent, el petroli, el carbó, etc.
• Energies finals són les obtingudes per transformació de les
energies primàries. Són energies secundaries l’electricitat o la
gasolina.
2n ESO_ENERGIA 18
Energies renovables i no renovables
Fonts
d’energia
Renovables
Reserves
il·limitades
Solar
Eòlica
Hidràulica
Geotèrmica
Biomassa
Residus sòlids urbans
Energia mareomotriu
Energia de les ones
No
renovables
Reserves
limitades
Carbó
Petroli
Gas natural
Energia nuclear
2n ESO_ENERGIA 19
CENTRALS D’ENERGIA PRIMARIA NO
RENOVABLE
TÈRMIQUES TÈRMIQUES
CONVENCIONALS
NUCLEARS
CARBÓ
FUEL
GAS NATURAL
URANI
PLUTONI
2n ESO_ENERGIA 20
CENTRALS D’ENERGIA PRIMÀRIA RENOVABLE
HIDRÀULIQUES
SOLARS
EÒLIQUES
MAREMOTRIUS
GEOTERMIQUES
ENERGIA POTENCIAL I
CINÈTICA DE LÀIGUA
ENERGIA DE LES
RADIACIONS SOLARS
ENERGIA DEL VENT
ENERGIA DE LES ONES I
DE LES MAREES
ENERGIA DE LA
TEMPERATURA DE
L’INTERIOR DE LA TERRA
2n ESO_ENERGIA 23
•aprofiten l’energia mecànica de l’aigua en moviment.
HIDROELÈCTRICA
•produeixen energia a partir de l’energia química d’un combustible fòssil (carbó, petroli, gas natural) o de residus orgànics.
TÈRMICA
•aprofiten l’energia que es desprèn del trencament dels àtoms.
NUCLEAR
•converteixen directament l’energia del Sol en electricitat.
SOLAR FOTOVOLTAICA
•són centrals tèrmiques que aprofiten l’energia del
Sol per escalfar l’aigua, transformar-la en vapor i
moure la turbina.
SOLAR TÈRMICA
•aprofiten l’energia del vent. EÒLICA
•aprofiten l’energia de les marees. MAREMOTRIU
CENTRALS GENERADORES D’ENERGIA
2n ESO_ENERGIA 27
Índex • Característiques generals
• Llista d’energies renovables
o Energia solar
• Solar tèrmica
• Solar fotovoltaica
o Energia eòlica
o Energia hidràulica
o Energia geotèrmica
o Energia mareomotriu
o Energia d’hidrogen
o La biomassa
2n ESO_ENERGIA 29
Característiques generals - Les fonts energètiques renovables:
• A llarg termini, són la solució del problema energètic.
• Són un model energètic sostenible.
• Són una manera d’estalvi.
• Tenen gran eficiència energètica.
• Són l’aposta estratègica del futur.
• Redueixen les necessitats energètiques de la societat.
2n ESO_ENERGIA 30
Avantatges
• Són energies netes, no contaminen.
• Es restitueixen gratuïtament.
• Limiten l’efecte hivernacle.
• Eviten futurs problemes ambientals.
• Són sostenibles.
Inconvenients
• Les instal·lacions de les infraestructures són molt costoses.
• Cost econòmic elevat.
• Actualment, hi ha limitacions de la tecnologia necessària.
2n ESO_ENERGIA 31
Energia solar • Solar tèrmica:
o Consisteix en l’absorció de l’energia solar i la seva transformació en calor.
o L’aprofitament tèrmic el constitueixen els col·lectors. Aquests són uns dispositius capaços d’absorbir la radiació solar i de transmetre un fluid, de manera que fa augmentar la seva temperatura.
o Dos tipus de col·lectors: plans i de concentració.
2n ESO_ENERGIA 32
Energia solar • Solar fotovoltàica
o Transforma directament l’energia solar en energia elèctrica.
o Utilitza cèl·lules fotovoltàiques, plaques fotovoltàiques, reguladors, bateries i onduladors.
o Està constituïda per dues capes de silici. Quan la llum incideix en una d’aquestes, s’originen una sèrie de fenòmens a escala atòmica que produeixen corrent elèctric.
2n ESO_ENERGIA 33
Energia solar Avantatges
• És neta i no contamina.
• La durada d’una instal·lació solar és molt llarga.
• Molt utilitzat en la calefacció, en l’aigua calenta de les llars, en la refrigeració i en les cuines solars.
Inconvenients • Aparició irregular del sol. • No és emmagatzemable sense
transformar-la. • Per a la seva captació es necessiten grans
superfícies. • La instal·lació dels dispositius és molt
costosa.
2n ESO_ENERGIA 34
Energia eòlica • S’obté mitjançant l’energia
cinètica del vent.
• Transforma aquesta energia cinètica en energia elèctrica a partir d’aerogeneradors d’eix vertical o d’aerogeneradors d’eix horitzontal.
• Disposa d’uns sistemes de regulació i frenada. Per a realitzar aquestes funcions s’utilitza un hèlix auxiliar, un fre centrífug o fins i tot uns contrapesos que fan girar l’angle de les pales.
2n ESO_ENERGIA 35
Energia eòlica Avantatges
• És renovable.
• És una energia neta, que no
genera residus.
• És fàcil d’obtenir.
• Una sola persona és capaç de
controlar un parc eòlic.
Inconvenients
• La seva instal·lació requereix molt
espai.
• El manteniment dels aerogeneradors
és molt car.
2n ESO_ENERGIA 36
Energia hidràulica • Les centrals hidroelèctriques, mitjançant un salt en el curs
de l’aigua, aprofiten l’energia cinètica que això
provoca.
• L’aprofitament de l’aigua es realitza a través de la
captació del cabal d’un riu o d’un embassament.
• S’utilitzen turbines acoblades als alternadors.
2n ESO_ENERGIA 37
Energia hidràulica Avantatges
• És renovable.
• És una energia neta, no
genera cap tipus de
residus.
Inconvenients
• Les grans preses alteren
les sequíes dels rius i
provoquen l’erosió dels
voltants.
2n ESO_ENERGIA 38
Energia geotèrmica • Té el seu origen a la calor
interna de la Terra. Zones on existeix activitat volcànica o sísmica, que produeix un calentament de les aigües subterrànies.
• Mitjançant la tecnologia, s’injecta aigua freda als jaciments energètics, que es converteixen en vapor per efecte del focus de calor. I tot seguit s’extreu i es genera energia elèctrica al accionar-se el grup turbina-alternador.
2n ESO_ENERGIA 39
Energia geotèrmica Avantatges
• No presenta efectes negatius
sobre el medi ambient.
Inconvenients
• Es força costós a causa dels
factors geològics i
tecnològics.
2n ESO_ENERGIA 40
Energia maremotriu • S’aconsegueix de diferents
maneres: o Quan puja la marea, es
dóna la possibilitat de que l’aigua s’embassi en un dic, fet que provoca el moviment d’una turbina que genera energia.
o Quan s’instal·len unes turbines submarines que amb la força de les marees fan girar unes pales, que generen energia.
o Quan s’obté energia de la força de les onades amb turbines eòliques situades a la superfície.
2n ESO_ENERGIA 41
Energia maremotriu Avantatges
• Cap dels mètodes anteriors produeixen residus.
Inconvenients
• Requereix un alt nivell d’inversions per instal·lar les turbines.
• Només és factible en llocs on existeixi una diferència mínima de 10 metres entre les marees.
• El moviment oscil·latori de les onades a vegades resulta massa lent per obtenir rentabilitat.
2n ESO_ENERGIA 42
Energia d’hidrogen • Consisteix en la fissió dels
àtoms d’hidrogen.
• Actualment, no s’utilitza.
• La seva utilització està
encaminada pel consum
dels autobusos, cotxes i
vaixells de pesca.
• Aquest mètode es
desenvolupa en les centrals
nuclears.
2n ESO_ENERGIA 43
Energia d’hidrogen Avantatges
• Servirà com a substitució de
les fonts d’energies fòssils i
no renovables com el
carbó, el petroli i el gas
natural.
• Serà una energia renovable
i no contaminant.
Inconvenients
• El procés és car i perillós.
• Es necessiten grans
infraestructures per crear,
emmagatzemar i distribuir
l’hidrogen.
2n ESO_ENERGIA 44
La biomassa
• És el conjunt de la matèria
orgànica renovable de
procedència vegetal o
animal.
• Per a l’obtenció de la
bioenergia hi ha diferents
processos: processos físics,
processos biològics i
processos tèrmics.
• Hi ha diferents tipus de
biomassa: biogas,
biocarburants, biodiessel, la
fusta...
2n ESO_ENERGIA 45