Visitó Encydia-Wikilingue.com

Energía

energía - Wikilingue - Encydia

Page d'aide sur les redirections Este artículo implica la cantidad física. Para los demás significados, ver Energía (homonymie).
La foudre ilustra generalmente la energía en el estado natural. Paradójicamente contiene bastante poco. Su violencia viene sobre todo de la rapidez y de la extrema localización del fenómeno.

La energía (del griego : ενεργεια, energeia, fuerza en acción[1]) es la capacidad de un sistema a modificar un estado, a producir un trabajo que entrena un movimiento, de la luz o del calor. Es una magnitud física que caracteriza el estado de un sistema y que es de una manera global conservada durante las transformaciones. En el Sistema internacional de unidades, la energía se expresa joules. En la vida corriente, lo kilowatt-hora es preferido, y físico de las partículas se utiliza más bien el electrón-volt[2], la conversión entre estas unidades cuyos órdenes de magnitud difieren que se resumen a una mera constante de proportionnalité . Se utiliza a veces también la tonelada de equivalente petróleo.

El término energía recobra varias realidades que se recoupent parcialmente :

Sumario

Definición

La palabra energía viene del bajolatín energia que viene le-mismo del griego antiguo ἐνέργεια (energeia), que significa « fuerza en acción »[1], por oposición a δύναμις (dynamis) significando « fuerza en potencia ».

La energía es un concepto antiguo. Después de haber explotado su propia fuerza y aquella de los animales, el hombre ha aprendido a explotar las energías contenidas en la naturaleza (primeramente los vientos, energía eólica y las caídas de agua, energía hidráulica) y capaces de proporcionarle una cantidad creciente laboral mécanique por el trabajo de máquinas  : maquinas-herramientas, chaudières y motores . La energía es proporcionada entonces por un carburante (líquido o gazeux, energía fósil o no).

La experiencia humana reloj que todo trabajo requiere fuerza y producido del calor ; que más se  gasta » a la fuerza por cantidad de tiempo, cuanto antes se hace un trabajo, y más se se calienta.

Como la energía es necesaria a toda empresa humana, el acopio en fuentes de energía utilisable ha devenido una de las preocupaciones mayores de las sociedades humanas.

A anotar que al sentido de la física, no hay de fuentes de energía, ni de energías renovables, ni de pérdidas de energía porque la energía no puede ni crearse ni desaparecer (primer principio de la thermodynamique, Lavoisier, Anaxagore...).

Estos términos no tendrían que aplicarse que a las energías utilisables. Toda la cuestión de la energía descansa sobre aquella de la transformación de la energía. Ésta puede operarse de dos modos : la energía interna de un sistema cambia forma (transformación de su energía potencial en energía cinétique por ejemplo) o bien un sistema transmite su energía a otro (los choques por ejemplo, la transformación de la esencia en energía cinétique, etc.).

Las cuestiones del almacenaje y del transporte de la energía son de entidad para la actividad humana.

Typologies

Fichero:Solar energy.jpg
Energía solar, central solar y mapa de la energía al nivel del suelo

Formas de energía

La energía se manifiesta bajo diversas formas :

La energía mécanique designa la combinación de laenergía cinétique y de laenergía potencial mécanique.

Fuentes de energía

Se califica igualmente la energía según la fuente de donde es extraída o el medio por el cual es encaminada: la energía nuclear, la energía de masa, la energía solar, la energía eléctrica, la energía química, la energía térmica...

Hay fuentes de energía que queda inchangées que se los explota o no : se los nombra por convención energías renovables.

Enfoque transversale

Una magnitud  universal »

La energía es un concepto creado para cuantificar las interacciones entre fenómenos muy diferentes ; es un poco una moneda de intercambio común entre los fenómenos físicos. Estos intercambios son controlados por las leyes y principios de la thermodynamique. La unidad de la energía definida por el Despacho internacional de los pesos y medidas (BIPM) en el sistema internacional (SI) es el joule.

Cuando un fenómeno entrena otro fenómeno, la intensidad del segundo depende intensidad del premier. Por ejemplo, las reacciones químicas en los músculos de un ciclista él permiten provocar el desplazamiento de la bicicleta. La intensidad de este desplazamiento (es decir la velocidad) depende intensidad de las reacciones químicas de los músculos del ciclista, que pueden ser cuantificadas (la cantidad de azúcar « quemado » por la respiración, el métabolisme del músculo).

Tomemos otro ejemplo. Un motor a explosión funciona gracias a una reacción química : la combustión que tiene lugar adentro de un cylindre. La reacción del combustible (la esencia) con el comburant (el oxígeno del aire) producido del gas con emisión de calor y de luz, lo que se traduce por un aumento de la temperatura y de la presión en el cylindre ; la diferencia de presión entre este gas y la atmósfera del otro lado del piston desplaza este último, que va, a través de una transmisión mécanique, hacer girar las ruedas así como un alternateur que va a producir electricidad. Al pasaje, habrá de los frottements mécaniques que producirán un calentamiento y un desgaste.

Se tiene pues un réarrangement de las moléculas (ruptura y recreación de conexiones químicas) que provoca un aumento de la cantidad de movimiento de las moléculas (lo que se traduce por un aumento de la temperatura del gas y pues un aumento de su presión). Este último provoca el movimiento de un sólido (el piston), que va a entrenar un sistema de transmisión, y poder así por un lado hacer girar un eje, que puede ser por ejemplo conectado a las ruedas de un coche o bien a un alternateur. El entrenamiento de la pieza móvil de este alternateur va a hacer girar un imán que, por inducción al seno de una bobine, va a provocar un desplazamiento de electrones (corriente eléctrica).

El concepto de energía va a permitir calcular la intensidad de los diferentes fenómenos (por ejemplo la velocidad del coche y la cantidad de electricidad producida por la alternateur) en funciones de la intensidad del fenómeno inicial (la cantidad de gas y el calor producido por la reacción química de combustión).

Remarces

Histórico de la noción denergía

El concepto de energía es fundamental para el estudio de los fenómenos de transformación (como la chimie y la métallurgie) y de transmisión mécanique, que son la base de la revolución industrial. El concepto físico de energía se es pues lógicamente afirmado al XIXe siglo.

1686, Leibniz muestra que la cantidad m·v2, llamada « fuerza viva », se conserva. 1788, Lagrange muestra el invariance de la suma de dos cantidades, que se llamará más tarde « energía cinétique » y « energía potencial ».

Al XIXe siglo, se llega por una serie de experiencias a poner de manifiesto conclusiones o leyes  :

La energía se conserva en todos los fenómenos, deviniendo vuelta en vuelta, presión, velocidad, altura, etc.

Así, gracias a la energía, se puede poner en relación de las observaciones también diferentes que un movimiento, una rotación, una temperatura, el color de un cuerpo o de una luz, un consumo de azúcar o de carbón , un desgaste, etc.

Aparece igualmente que si la energía se conserva y se transforma, ciertas transformaciones son fáciles o reversibles y otros no.

Por ejemplo, es fácil de transformar altura de caída en calentamiento, se puede hacerlo íntegramente, en cambio lo inverso es difícil (falla aparatos complejos) y una parte de la  energía » tendrá que ser difundida y pues perdida. Esta observación será a la base de la idea de entropie.

A marchar del concepto de conservación de la energía (en cantidad), se podrá mirar de un œél diferente de los sistemas complejos (sobre todo biológicos y químicos ) que violan aparentemente esta ley y, se llegará, mediante nuevos progresos científicos, a siempre validar el postulat o principio de conservación de la energía.

La energía es un concepto esencial físico, que se precisa desde el XIXe siglo.

Se encuentra el concepto de energía en todas las ramas de la física :

Físico

Unidades y medidas

La energía es una magnitud en \mathrm{ML^2T^{-2}} (joules).

En ciencia física, la energía es una manera de expresar la intensidad de los fenómenos ; es de hecho una cantidad medible, y que se expresa manera diferente según las transformaciones que padece un sistema (reacción química, choque, movimiento, reacción nuclear etc.). La energía que se define manera diferente según los fenómenos, se puede hecho definir diversas « formas de energía » (ver más lejos).

Por otra parte, a la escalera macroscopique, todo fenómeno posee una causa ; es la variac. de intensidad del fenómeno-causa que provoca la variac. de la intensidad del fenómeno-efecto. Si las intensidades de los fenómenos causa y efecto son expresadas bajo la forma de una energía, se ve mientras que la energía se conserve (ver aquí-después).

La unidad del sistema internacional para medir la energía es el joule (J).

Ciertas actividades utilicen otras unidades, sobre todo el electrón-volt (1 eV = 1,602·10−19 J), el kilowattheure (1 kWh = 3,6  MJ), la calorie (4,18 J), la Calorie (alimentaria[3] : 4 180 J ; anotad el C capital), y el kilogramo físico relativiste.

La thermodynamique es la disciplina que estudia las transformaciones de la energía que hacen intervenir la energía térmica. El primer principio afirma que la energía se conserva, el segundo principio impone limitaciones al rendimiento de la transformación de la energía térmica en energía mécanique, eléctrica u otra.

Trabajo y calor

Trabajo

El trabajo es una transferencia ordenada de energía entre un sistema y el medio exterior.

Calor

El calor es una transferencia desordenada de energía entre el sistema y el medio exterior.

El calor es una transferencia de agitación térmica. La agitación de las partículas se propaga a merced de los choques en todas las direcciones, de modo desordenado. Es para esta razón que se no puede nunca transformar íntegramente energía térmica en trabajo mientras que el inverso es posible ( ex: trabajo eléctrico transformado en calor por efecto Joule en un radiador eléctrico ). Se dice aunque el calor corresponde a una degradación de la energía.

Esta transferencia térmica, llamado calor, se efectúa sistema el plus caliente hacia el plus frío, es decir aquel del que las partículas son estadísticamente las más agitadas, va a transmitir su agitación térmica a merced de los choques más o menos energéticos, al medio exterior o al sistema estadísticamente el menos agitado, es decir el plus frío. Esta constatación intuitiva es formalizada por el segundo principio de la thermodynamique.

Propiedad

El trabajo y el calor no son de las funciones de estado. Su cantidad, puesta en juego durante una transformación, depende modo cuyo se procede.

Rendimiento

La conversión de energía de una forma a otra no es general completa : una parte de la energía presente a la salida es degradada bajo forma de energía cinétique desordenada (se dice a veces que es transformada en calor). Se nombra rendimiento el quotient de la energía obtenida bajo la forma deseada por aquella proporcionada a la entrada del convertisseur

Tomemos el ejemplo de un motor térmico. Lo que interesa su usuario, es el movimiento mécanique producto. El resto de la energía es al mejor considerado como perdido (la parte extraída bajo forma de calor en los gases de échappement), al peor perjudicial (la parte que corresponde a un trabajo de desgaste físico o químico del motor).

Un motor eléctrico ideal, que convertiría toda la energía de la corriente eléctrica en movimiento mécanique, tendría un rendimiento de 1 (o de 100 %). En realidad, se es cercano de 95 % para las máquinas más potentes, es mediano en los alrededores de 80-85 % sólo para un motor a corriente alternativa de algunas kilowatts un poco más débil todavía para los motores a corriente continua, del hecho, entre demás, de los frottements de las escobas sobre el rotor y de un menos bueno reparto del campo magnético en la máquina.

El rendimiento real de un convertisseur es pues siempre inferior a 1 salvo en el caso de los convertisseurs cuyo rol es de producir energía térmica para los cuales es unitaire (chauffage eléctrico).

En cierto caso, puede aparecer un  rendimiento aparente superior a 1 :

Ley de conservación

La energía no puede ni crearse ni destruirse pero únicamente transformarse de una forma a otra (principio de Mayer ) o ser intercambiada sistema a otro (principio de Carnot ). Es el principio de conservación de la energía : la energía es una cantidad que se conserva.

Este principio empírico ha sido validado, bien después de su invención, por el théorème de Noether. La ley de la conservación de la energía découle de la homogeneidad del tiempo. Ella énonce que el movimiento no puede ser creado y no puede ser anulado : puede sólo pasar de una forma a otra. Con el fin de dar una característica cuantitativa de las formas de movimiento qualitativement diferentes consideradas física, se introduce las formas de energía que les corresponden.

La noción de conservación es relativamente mera a comprender[4].

Si se pone en un volumen algo y que se cierra bien la caja, se se espera a encontrar, cuando se lo abrirá ultérieurement, este que se ha puesto. Esto físico se llama un principio de conservación ; la caja es el conjunto de los fenómenos considerados. Si se no encuentra todo, es que una parte ha podido salir bajo una forma u otra o misma que lo que falta (o es además) ha cambiado forma y que se no se ha dado cuenta. Se tiene de hecho « olvidado de poner un elemento en la caja », se ha négligé de inclure un fenómeno en el sistema.

Este principio es tan fuerte físico que a cada vez que ha aparecido no ser verificado eso ha conducido a descubrimientos de entidad. Cada vez que ha parecido que la energía no era conservada, se trataba de hecho transformación en una nueva forma. Por ejemplo, la radioactividad tiene un tiempo sido interpretada como el re-emisión de algo que era recibido exterior y la explicación ha venido de la équivalence masa energía.

La energía en un volumen es pues de oficio conservado, por principio, y si disminuye en el volumen, es que una parte ha salido... O que se ha transformado en algo que él nosotros hace falta identificar : calor, masa, rayonnement, etc. La pérdida de energía, incluso mínima, es debida frecuentemente a su transformación en energía térmica.

Se ha intentado de escribir :

« La energía se transforma forma en otra, pero no desaparece nunca. »

La formulación exacta estaría :

« Cuando la intensidad de un fenómeno varía, encubrió no puede hacerse que por la variac. de otro fenómeno ; la suma de las energías que representan la intensidad de estos fenómenos es una constante. »

En los procesos radioactifs, el movimiento de la partícula éjectée, o el impulso del fotón creado, proviene desaparición de la masa ; se escribe a menudo por un atajo que « la energía de masa se transforma en energía cinétique ».

La energía de una reacción química corresponde a una variac. de masa demasiado infime para ser medible, lo que ha hecho creer un tiempo a la conservación de la masa en las reacciones químicas. De hecho, se considera siempre actualmente que la masa se conserva durante una reacción química, pero se sabe que es una aproximación.

Un resultado mayor de la física teórica que se basa en el formalisme lagrangien, el théorème de Noether, muestra que el hecho que la energía se conserva es equivalente a la symétrie de translation en el tiempo de las ecuaciones de la física.

Esta cantidad ha compuesto elementos diversos (energía térmica, energía cinétique, energía de masa, etc.), Que se intercambian en un juego que es siempre a sumas nulles. El théorème de Noether muestra que esta característica es equivalente a la symétrie de las ecuaciones físicas por informe a una translation en el tiempo o el espacio.

La conservación de la masa puede ser vista como una forma de conservación de la energía. Es allí el sentido del E = mc^2 de Einstein.

Formas de energía

práctico, se distingue a menudo diferentes « formas » de energía. Sin embargo, hace falta ser consciente que la energía sirve a medir la intensidad de un fenómeno, esta división no es que una manera de hacer corresponder la energía al fenómeno que mide. Por otra parte, esta distinción no ha nada de absoluto, pero depende únicamente posición del observador : el principio de relatividad se aplica también a la energía, de forma que el mismo fenómeno podrá ser analizado en términos de energía « cinétique », « electromagnética », o « potencial »...

Las formas de energía classiquement consideradas están :

En la teoría de la relatividad, Einstein establece la existencia de dos formas de energía sólo :

La Energía fatal : es la energía inéluctablement presente o piégée en un proceso o un producto, que a veces y para parte puede ser fácilmente recuperada y valorizada ; Ejemplo : Francia producía en los años 2000 más de 25 millones de t/año de residuos ménagers cuyos 40 %, continuación a retrasos en la puesta en marcha del reciclaje eran tratados todavía por incineración. El poder calorifique de estos residuos es una forma de energía fatal. Sin recuperación (recuperación de calor, méthane, hydrogène y/o electricidad, etc., Eventualmente con co-o tri-generación, esta energía sería perdida en el medio ambiente (en los descargas) o rechazada en la atmósfera. La combustión de residuos puede producir del vapor que puede alimentar invernaderos, de las fábricas o una cobertura urbana de calor. La méthanisation de los residuos orgánicos puede producir de substantielles cantidades de méthane, y un compost valorisable en agricultura.

Energía y potencia

Artículo detallado : Potencia (física).

La energía gastada para crear un fenómeno mida la amplitud del fenómeno final. Esta energía es proporcionada por otro fenómeno, llamado « fenómeno motor ».

Ciertos fenómenos motores van a hacer el trabajo rápidamente, otros más lentamente ; por ejemplo, un manutentionnaire gringalet pondrá mucho tiempo antes de subir de los parpaings uno por un arriba del andamio, mientras que un manutentionnaire musculoso llevará varios a la vez y será más rápido (en cambio, el resultado final será exactamente el mismo).

Esta capacidad a movilizar mucha energía en un tiempo dado es llamada potencia del fenómeno motor :

La potencia es la energía proporcionada por un fenómeno dividido por la duración del fenómeno, P = de /dt.

La potencia se mide en vatios (1 W = 1 J/s)

Transferencias térmicas

Las transferencias térmicas forman parte de una propiedad de la thermodynamique llamado thermodynamique irreversible, es decir, para simplificar, que el fenómeno no puede volver posterior.

La energía transferida se presenta esencialmente bajo forma de calor que va spontanément de una zona caliente hacia una zona fría (Segundo principio de la thermodynamique). Esta transferencia de calor puede ser acompañado de una transferencia de masa. Este fenómeno se presenta bajo tres formas diferentes :

Cada uno de estos tres modos es prépondérant en su universo de predilección : la conduction en las sólidas, la convección en los fluidos en movimiento (líquidos, gases), el rayonnement en el vacío (donde es el solo modo posible).

La conduction

La conduction térmica es el fenómeno por el cual la temperatura de un medio se homogénéise. Corresponde en la transmisión de la agitación térmica entre moléculas y se produce en un sólido, un líquido o un gas. Ejemplo : la temperatura de una abogacía chauffé a una extremidad tiene tendencia a se uniformiser por conduction térmico.

La convección

La convección es la transferencia de calor provocado por el movimiento de las partículas de un fluido. Se produce en un fluido en movimiento. Ejemplo : el aire caliente, menos denso, sube, transportant el calor del bajo hacia la altura.

El rayonnement

El rayonnement es la transferencia de calor por propagación de ondas electromagnéticas o por desintegración radioactive. Puede producirse en todos los medios, vacío comprendí. Ejemplo : la Tierra es chauffée por el rayonnement del sol.


Biología

En los organismos vivants, la energía toma la forma de energía química sea directamente disponible a los constituyentes enzymatiques de las células (Adénosine tri-phosphate), sea almacenadas bajo forma de azúcares meros o ramifiés (amidon), de grasa en los animales, de aceites en los vegetales.

Energía y ésotérisme

La energía es pues « algo » que se conserva. No obstante, esta noción de « algo » es bastante floue y bastante bien ilustrada por la boutade :

Principio −1 de la thermodynamique : la energía existe, la prueba, es que se la paga

(Referencia a los principios de la thermodynamique).

Esta noción floue ha dejado la imagen en numerosos espíritus de un tipo de fluido que pasaría de un objeto al otro durante las transformaciones, reminiscencia del concepto de phlogistique (un  fluido immatériel » considerado como transportar el calor)[5]. Esta visión, dicha « substantialiste » ha estado mucho tiempo bajo-jacente por ejemplo en las teorías del calor (concepto de « calor-substancia » o calorique ), hasta el medio del XIXe siglo. Se la encuentra de en otro lugar en la terminología moderna de « capacidad calorifique », « calor latente», etc.

A falta de un vocabulario más apropiado, el término « energía » vuelve frecuentemente en los discursos pseudo-científicos (con las ondas) o todavía en las  prácticas energéticas » (como el Reiki, en las cuales la energía sería una substancia de origen divino). Se siente así hablar energía « pura » (mientras que la energía no hecha que describir el estado de algo otro), o de una  energía todavía desconocida »…

La diferencia entre las  energías » del discurso pseudo-científico se ubica al nivel de la definición : físico, la energía es una magnitud precisamente definida, quantifiable y medible. Esto implica que se pueda ser capaz de medir precisamente la energía (cinétique, potencial…) o su variac., al menos del punto de vista teórica. Esto no es el caso de los pseudo-energías tales que « la energía psychokinétique » o « cosmique » que no son verificables ni réfutables, su existencia no que puede ser probada y pues no científicas.

Así cuando se habla « energía cinétique » de un cuerpo, ésta puede ser precisamente definida, para un cuerpo considerado como puntual[6], y mécanique clásico por la fórmula : E_{k}=\frac{1}{2}mv^2, donde m es la masa del cuerpo y su v velocidad en el référentiel de estudio del movimiento. La cantidad es pues claramente definida, con una propiedad de validez precisa (aquí v < c y fuera de propiedad quantique, cuerpo puntual). Nadie formula (ni a través de ningún hecho) no dará nunca la expresión, incluso approximative, de « la energía psychokinétique » en las creencias de la ésotérisme…

Sola la mathématisation del concepto de energía permite evitar las confusiones y las contradicciones inherentes a la antigua visión substantialiste y holistique. Así la energía general no puede ser definida : este no es otro que una magnitud física, numérica, asociada a una situación concreta (por ejemplo, el movimiento de un cuerpo parala energía cinétique, una interacción para una forma de energía potencial, etc.). Es por el número que la noción de energía alcanzada una grada de objetividad adéquat física moderna.

La confusión es mantenida en parte por simplificaciones de lenguaje, donde por comodidad se énonce a veces qué :

Mientras que de las formulaciones más precisas (pero a veces más largas) estarían :

Se no puede pues separar la noción de energía de la forma bajo la cual es almacenada.


Energético : la energía en las sociedades humanas

Ver también el artículo político energético, fuente de energía, producción de energía

Relaciones entre los diferentes tipos de energías

Energías fósiles y renovables

En todas las sociedades , la actividad humana consume energía que puede ser producida por materias primeras, principalmente carbón, gas natural, petróleo y uranio  ; se habla entonces energía fósil (salvo para el uranio) ; estas materias primeras son llamadas por extensión « energías ». Se habla también energía renovable cuando se utiliza la energía solar, la energía eólica , la energía hidráulica, la energía del bosque que es siempre una de las más de entidad de las energías de origen biomassiques renovables consumidas.

Economía de la energía

Artículo detallado : Energía (sector económico).

Filosofía

Notas y referencias

  1. Tiene y b Petit Larousse Compacto, 2002, página 379
  2. 1 TeV corresponde a la energía cinétique de un mosquito en robo : http://www.lemonde.fr/planete/article/2010/03/30/big-bang-en-sótano_1326131_3244.html#xtor=RSS-3208 ; es a anotar que el artículo confunde MeV y TeV
  3. Se la nombra también kilocalorie o millithermie.
  4. En el contexto reductor de la observación de los fenómenos sitos a nuestra escalera. La ley de conservación de la energía ha condiciones de validez como la invariance por informe al tiempo, ahora bien por ejemplo las teorías cosmologiques no son invariantes en el tiempo
  5. La inadecuación de este concepto ha sido mostrada por máquinas a frottement, mostrando que se podía tirar de materia tanto de phlogistique que se lo deseaba sin que se modifica sea como sea
  6. Es decir cuyas dimensiones espaciales pueden ser consideradas como débiles ante una longitud característica de la situación considerada. Así la Tierra (rayo RT ≈ 6 400 km) puede ser considerada como puntual para el estudio de su movimiento de revolución en torno al sol (rayo de la órbita 'R ≈ 1,5×108 k, perímetro del orden de 109 km). Esta aproximación no será evidentemente pas válida si se considera el movimiento de rotación propia de la Tierra...
  7. que Sabe que la relación E = m·c2 es verdadera para las solas partículas y sistemas dotados de masa, cuando están al reposo, y no para los fotones (ver a su asunto : Impulso (físico)).

Ver también

Sobre los demás proyectos Wikimédia :

Artículos connexes

Formas de energía:

Energías según sus fuentes o sus vecteurs:

Conversión de la energía

Vínculos externos

Your Ad Here