La electricidad es un conjunto de fenómenos producidos por el movimiento e interacción entre las cargas eléctricas positivas y negativas de los cuerpos físicos.
La palabra "electricidad" procede del latín electrum, y a su vez del griego élektron, o ámbar. La referencia al ámbar proviene de un descubrimiento registrado por el científico francés Charles François de Cisternay du Fay, que identificó la existencia de dos tipos de cargas eléctricas (positiva y negativa). Las cargas positivas se manifestaban al frotar el vidrio, y las negativas al frotar sustancias resinosas como el ámbar.
La energía producida por las cargas eléctricas puede manifestarse dentro de cuatro ámbitos:físico, luminoso, mecánico y térmico.
Si bien la electricidad es abstracta o "invisible" en la mayoría de sus manifestaciones, como por ejemplo en el sistema nervioso del ser humano, es posible "verla" en ocasiones, como los rayos cuando se desarrolla una fuerte tormenta.
La electricidad es una fuente de energía secundaria
Se denominan energías primarias las que se obtienen directamente de la naturaleza: solar, hidráulica, eólica, geotérmica, biomasa, petróleo, gas natural o carbón.
Las energías secundarias provienen de la transformación de energía primaria con destino al consumo directo, o a otros usos: gasolina, electricidad, gasoil, fuel oil...
¿Cómo se produce la electricidad para el consumo?
La electricidad se produce mediante sistemas eléctricos que garantizan su disponibilidad.
Un sistema eléctrico es el conjunto de elementos que operan de forma coordinada en un determinado territorio para satisfacer la demanda de energía eléctrica de los consumidores.
Los sistemas eléctricos se pueden clasificar básicamente de la siguiente manera:
Centros o plantas de generación donde se produce la electricidad (centrales nucleares, hidroeléctricas, de ciclo combinado, parques eólicos, etc.).
Líneas de transporte de la energía eléctrica de alta tensión (AT).
Estaciones transformadoras (subestaciones) que reducen la tensión o el voltaje de la línea (alta tensión / media tensión, media tensión / baja tensión).
Líneas de distribución de media y baja tensión que llevan la electricidad hasta los puntos de consumo.
Centro de control eléctrico desde el que se gestiona y opera el sistema de generación y transporte de energía.
Usos y aplicaciones de la electricidad
La electricidad es una fuente de energía imprescindible. En cualquier hogar existen todo tipo de aparatos y electrodomésticos que funcionan con corriente eléctrica, además del sistema de iluminación.
En la industria, casi la mitad de la energía que se consume es eléctrica. La electricidad se utiliza tanto como fuente impulsora de los motores eléctricos de las máquinas y aparatos de cada sector, como para calentar los contenidos de tanques, depósitos y calderas. Al igual que en el sector doméstico, la electricidad también es la principal fuente de iluminación, y permite obtener calor y frío con equipos de climatización.
En el ámbito del transporte, el tranvía, metro o tren son los medios de transporte eléctrico por excelencia. Actualmente se están diseñando vehículos eléctricos dirigidos principalmente a usos urbanos, así como vehículos denominados "híbridos" en los que el motor eléctrico se combina con un motor de explosión, de manera que disfruta de las ventajas de ambas fuentes de energía. Con un simple enchufe de corriente eléctrica puede recargarse la batería.
Explique con sus palabras:1) Que es la electricidad? 2) Que es un circuito y cuáles son sus partes? Explicar cada una y dibujar.3) Cuáles son los tipos de circuitos? Explicar cada circuito sus partes y realizar esquemas o dibujos.4) Explicar con tus palabras que la Corriente Alterna y que es la corriente continua.
Tan interesantes
como los efectos de la transferencia de calor en un sistema son los métodos por
los cuales se produce. Siempre que hay una diferencia de temperatura, se
produce una transferencia de calor. Puede ocurrir rápidamente, como a través de
una sartén, o lentamente, como a través de las paredes de un enfriador para ir
de pícnic. Hay tantos procesos que implican transferencia de calor que es
difícil imaginar una situación en la que no se produzca. Sin embargo, todas las
transferencias de calor ocurren por tres métodos solamente:
Conducción, que es
transferencia de calor a través de materia inmóvil por contacto físico (la
materia es estacionaria a escala macroscópica: sabemos que el movimiento
térmico de los átomos y las moléculas se produce a cualquier temperatura por
encima del cero absoluto). El calor que se transfiere desde el quemador de una
estufa a través del fondo de una sartén a los alimentos que están en esta se
transfiere por conducción.
Convección, que es
la transferencia de calor por el movimiento macroscópico de un fluido. Este
tipo de transferencia se produce, por ejemplo, en una caldera de aire forzado y
en sistemas de climatización.
La transferencia de
calor por radiación se produce cuando se emiten o absorben
microondas, radiación infrarroja, luz visible u otra forma de radiación
electromagnética. Un ejemplo obvio es el calentamiento de la Tierra por el Sol.
Un ejemplo menos evidente es la radiación térmica del cuerpo humano.
En la ilustración
del principio de este capítulo se muestra cómo el fuego calienta la cara de las
personas que usan raquetas de nieve en gran medida por radiación. La convección
transporta algo de calor hacia ellos, pero la mayor parte del flujo de aire del
fuego es hacia arriba (lo que crea la conocida forma de las llamas), y lleva el
calor a los alimentos que se cocinan y hacia el cielo. Los que usan raquetas de
nieve llevan ropa diseñada con baja conductividad para evitar que el calor
salga del cuerpo.
En esta sección
examinamos estos métodos con cierto detalle. Cada método tiene características
únicas e interesantes, pero los tres tienen dos cosas en común: Transmiten
calor únicamente por una diferencia de temperatura, y cuanto mayor sea la
diferencia de temperatura, más rápida será la transferencia de calor
Conducción
Cuando camina
descalzo por la alfombra del salón en una casa fría y luego pisa el suelo de
baldosas de la cocina, sus pies se sienten más fríos sobre la baldosa. Este
resultado es intrigante, ya que tanto la alfombra como el suelo de baldosas
están a la misma temperatura. La sensación diferente se explica por las
distintas tasas de transferencia de calor: la pérdida de calor es más rápida
para la piel en contacto con las baldosas que con la alfombra, por lo que la
sensación de frío es más intensa.
Algunos materiales
conducen la energía térmica más rápidamente que otros.
Una imagen molecular
de la conducción del calor ayudará a justificar la ecuación que la describe. La figura siguiente muestra las moléculas de dos cuerpos a
diferentes temperaturas, ThTh y Tc,Tc, para “caliente” y “frío”. La energía cinética
promedio de una molécula en el cuerpo caliente es mayor que en el cuerpo más
frío. Si dos moléculas chocan, la energía se transfiere de la molécula de alta
energía a la de baja energía. En un metal, la imagen incluiría también
electrones de valencia libres que colisionan entre sí y con átomos, lo cual
igualmente transfiere energía. El efecto acumulativo de todas las colisiones es
un flujo neto de calor desde el cuerpo más caliente hacia el más frío. Así, la
tasa de transferencia de calor aumenta con el incremento de la diferencia de
temperatura ΔT=Th−Tc.ΔT=Th−Tc. Si
las temperaturas son las mismas, la tasa neta de transferencia de calor es
cero. Dado que el número de colisiones aumenta con el incremento del área, la
conducción de calor es proporcional al área de la sección transversal, un
segundo factor en la ecuación.
Una tercera cantidad
que afecta la velocidad de conducción es el espesor del material a través del
cual se transfiere el calor. En la Figura siguiente se muestra
una losa de material con una temperatura más alta a la izquierda que a la
derecha. El calor se transfiere de la izquierda a la derecha mediante una serie
de colisiones moleculares. Cuanto mayor sea la distancia entre el calor y el
frío, más tiempo tardará el material en transferir la misma cantidad de calor.
La
propiedad de conducir mejor o peor el calor, típica de cada sustancia, se
indica mediante el coeficiente de conductividad térmica (k). Este coeficiente está
registrado en tablas especialmente diseñadas. La conductividad térmica indica
la cantidad de calor que se transmite
por una unidad de tiempo por cada unidad de superficie, cuando la variación de
temperatura es de un grado por cada unidad de longitud.
Sustancia
Acero
46
Agua
0,60
Aluminio
205
Aire
0,025
Cobre
384
Hielo
2,2
Ladrillo
1,2
Telgopor
0,03
Vidrio
1,04
Para obtener la cantidad
de calor que fluye a través de una pared (Q) utilizaremos la Ley de Fourier:
Se expresa de la siguiente
manera:
Donde Q (J) es la medida de energía
transferida, llamada cantidad de calor;
, es el coeficiente de
coeficiente de conductividad; A (m²); es
el área considerada;∆T(∆T= t ͥ - t ͤ ) es la diferencia de temperatura(ºC); t ͥ (Temp. Int.); t ͤ (Temp. Ext.); e (m)
es el espesor del material y t (seg)
es el tiempo durante el cual fluye esa cantidad de calor.
Ejemplo: Una pared de
ladrillos de 10 m² de superficie y 20 cm
de espesor separa una habitación (que se encuentra a 20 ºC) del exterior (que se encuentra a 5 ºC). Calcular: la
cantidad de calor que pasa por un segundo desde la habitación hacia el
exterior.
1)La energía obtenida
por la formula de fourier es similar a algún tipo de energía vistos
anteriormente como por ejemplo la energía cinética?
2) ¿Esta fórmula me
sirve para obtener la energía que se transfiere por Radiación? Si no es por radiación
para que me sirve la formula propuesta por fourier
3) viendo lo
explicado en el video resolver:
a) Una pared de ladrillos
de 15 m² de superficie y 15 cm de espesor separa una habitación (que se
encuentra a 25 ºC) del exterior (que se encuentra a 3 ºC). Calcular: la
cantidad de calor que pasa por un segundo desde la habitación hacia el
exterior.
b) Un vidrio de 2 m²
de superficie y 2 cm de espesor separa una habitación (que se encuentra a 20 ºC)
del exterior (que se encuentra a 10 ºC). Calcular: la cantidad de calor que
pasa por un segundo desde la habitación hacia el exterior.
