Energía y masa
En el verano de 1905, Albert Einstein. entonces de 26 años, publicó un
científico t Un trabajo 'con el título Sobre la electrodinámica de los
cuerpos en movimiento.Su tema 'hm era un problema que le había preocupado
durante algún ime t.(Más tarde le dijo a alguien l 'que había 'trabajado
en él durante 10 años) El problema era que las dos grandes teorías, leyes de
Newton del movimiento y de Maxwell leyes del electromagnetismo _. llevado a
resultados contradictorios. Resolución de Einstein fue a las leyes de Newton
sustitución de una teoría nueva, ahora generalmente conocido como el especial
'Teoría de la Relatividad.Era una propuesta radical. cambiando la manera en que
vemos _ conceptos tan fundamentales como el
espacio y el tiempo, pero sus predicciones fueron confirmadas 'en muchas
maneras diferentes a lo largo del
siglo XX.
Una de las consecuencias de la teoría es que ya no podemos considerar que la
masa de un objeto como una cantidad fija.Un
objeto tiene una masa en reposo cierto cuando está parado, perocuando está en
movimiento se comporta en todos los aspectos como
como si se
tiene una masa mayor. Este aumento de la masa es el equivalente de la energía
cinética en la nueva teoría. En efecto, se puede decir que la energía cinética
es la diferencia entre la masa del
objeto en movimiento y su masa en reposo: masa y energía 'son lo mismo.
Sin embargo. los conceptos separados han demostrado ser muy útil para abandar,
y la cantidad propiamente llamada masa-energía sigue siendo el nombre y la
unidad que parece más apropiado. La teoría específica de cómo convertir de
unidades de masa en unidades de energía:
- la energía [E1 en julios es igual a la masa [m] en kilogramos multiplicado
por el cuadrado de la velocidad de la luz en el espacio vacío ©, o E = M*c^2
La energía cinética [en julios] de un objeto en movimiento es ahora la
diferencia entre mc^2 cuando está en reposo y cuando está en movimiento.
Normalmente no notan el aumento de la masa como un objeto se acelera, debido a que la
energía cinética de algo a velocidades normales es demasiado pequeño para el
cambio de masa correspondiente a detectar. En tales casos podemos con seguridad
continuar utilizando las leyes de Newton.
Sólo donde la velocidad de acercarse a la velocidad de la luz es el cambio de
masa significativa.
La equivalencia masa-energía se aplica igualmente a los otros casos que no sean
energía cinética. Cuando un combustible se quema en el aire en un recipiente
cerrado y el resultante escapes deenergía térmica, la masa total en el interior
del
contenedor disminuye. Una vez más, no suelen notar esto, debido a que la
variación de la masa es muy pequeña. Al soltar el calor producido en la quema
de una tonelada de carbón reduce la masa total en aproximadamente un tercio de
miligramo: una parte en tres mil millones. Hay sin embargo casos en que la
energía es lo suficientemente grande y la masa original suficentemente pequeña
para el cambio sea detectado.
Cuando un núcleo experimenta la fisión, la liberación de la energía, la masa
total de todas las partículas resultantes es menor que a la del núcleo original. Fue el hecho de que
todas estas masas hubiesen sabido que permitió a la gente calculan que una gran
cantidad de energía sería liberada en la fisión (Recuadro 10)
3. Energía hidroeléctrica aquella que se obtiene del aprovechamiento de las
energías cinética y potencial de la corriente del agua, saltos de agua o mareas. Se suele obtener de los saltos de agua de las presas.
4. Biomasa es la materia organica originada en un
proceso biológico, espontaneo o provocado, utilizable como fuente de
energía. El inconveniente que tiene es que la
combustión de esos materiales organicos resulta perjudicial.
5. Geotérmica es la que se basa en el hecho de que la Tierra esta
mas caliente cuanto mas profundamente se perfora. La
energía geotérmica puede derivarse de vapor de agua atrapado a
gran profundidad bajo la superficie terrestre. Si se hace
llegar a la superficie, puede mover una turbina paragenerar electricidad.
6. Mareomotriz es la energía que se obtiene aprovechando las mareas,
mediante su empalmamiento a un alternador se puede
utilizar el sistema para la generación de electricidad, transformando
así la energía de las mareas en energía eléctrica.
Energía no renovable: se refiere a aquellas fuentes
de energía que se encuentran en la naturaleza en una cantidad limitada y
una vez consumidas en su totalidad, no pueden sustituirse, ya que no existe
sistema de producción o extracción viable. Dentro de las
energías no renovables existen dos tipos de combustibles
Los combustibles fósiles como
el carbón, el petróleo y el gas natural. Provienen
de restos de seres vivos enterrados hace millones de años, que se
transformaron bajo condiciones adecuadas de presión y temperatura.
Los combustibles nucleares como el uranio y el plutonio, en
general todos aquellos elementos fisibles adecuados al reactor. Sirva de
ejemplo los reactores de un submarino nuclear que
deben funcionar con uranio muy enriquecido. Son elementos
químicos capaces de producir energía por fisión nuclear.
La energía nuclear se utiliza para producir electricidad en las
centrales nucleares. La forma de producción es muy parecida a la de las
centrales termoeléctricas, aunque el calor no se produce por
combustión, sino mediante la fisión de materiales fisibles.
1. El carbón: actualmente esta en desuso y esta siendo
sustituido por el petróleo y el gasnatural, es muy rico en carbono y se
utiliza practicamente para el funcionamiento de calderas. Su
combustión produce un humo muy contaminante
para el medio ambiente.
2. El petróleo: es el mayor recurso energético de los
países desarrollados, constituye ademas una fuente de poder,
dinero y riqueza. Se utiliza mayormente para hidrocarburos,
fabricación de plasticos, manufacturados, etc. El proceso
de quema de el combustible para la obtención de energía en el motor produce un humo muy perjudicial para el medio
ambiente.
3. El gas natural: es el segundo mayor recurso energético de los
países desarrollados, se encuentra mayormente en depósitos
fósiles de petróleo, esto quiere decir que los yacimientos
encontrados proveeran ademas ambos minerales. Se utiliza para
calefacción principalmente y ha experimentado un
crecimiento exponencial de su uso en los últimos años ya que es
una alternativa al carbón.
Para la obtención de energía, ya sea renovable o no
renovable, se utilizan centrales.
1. Para la extracción de energía solar, son necesarias las
llamadas placas solares, las cuales recogen energía del sol y la
convierten en electricidad. Cuando se agrupan muchas placas en un mismo espacio se denomina parque solar o huerto solar. En
Murcia
disponemos de uno en la zona de Sucina, otro en Jumilla y Av
Figura 24 Albert Einstein (1879 - 1955) nació en Ulm pero beame Suiza durante
sus estudios en Zurich. Continuando con sus estudios mientras trabajaba como oficial de patentes
en Berna , publicó en 1905 tres teorías notables. Uno de ellos explicó el
movimiento aleatorio continuo de partículas finas ( movimiento browniano ) en
términos de bombardeo molecular. Otro explicó la emisión de electrones a partir
de metales irradiados ( el efecto fotoeléctrico ) en términos de los cuantos de
Planck . La tercera fue la Teoría Especial de la Relatividad. Después de un
período en Praga, y el retorno a Zurih , se convirtió en profesor en Berlín. Se
volvió hacia la gravedad - la segunda parte de la gran obra deNewton - y
desarrolló la Teoría General de la Relatividad, que se convirtió en la base de
la cosmología. Despedido por los nazis , se mudó a Princeton,
donde pasó el resto de su vida en busca de la teoría que unifique la gravedad y
el electromagnetismo . A pesar del fracaso de
este esfuerzo , se le considera como la mayor
mente científica del
siglo XX.
Resumen:
Este capítulo ha sido un viaje en el tiempo y una exploración de ideas. Su
principal objetivo era desarrollar una relación de las diferentes formas de
energía, pero para ello hemos considerado necesario, al mismo tiempo para
construir una imagen del mundo físico, ya que parecen s para la ciencia
actual.Las ideas sobre la energía están íntimamente ligadas con ideas sobre la
materia, y que la cuenta anterior ha demostrado, los dos han desarrollado
estrechamente en paralelo a lo largo de los últimos tl-nee cien años.Los
estudios de caso breves han demostrado sólo algunos de los sistemas de energía
para ser discutido en otra parte de este libro y en el volumen complementario,
Energía Renovable.También muestran que cada una de las formas de energía
moderna tiene relevancia directa.La energía cinética, la energía potencial
Gravitacional. calor, energía eléctrica y electromagnética, la energía química
y la energía nuclear todos ellos aparecerán en las discusiones de nuestros
sistemas energéticos actuales.Y todos tienen un papel que desempeñar en las
aplicaciones potenciales para el futuro.
