Dispositivos que convierten la energía de una forma a otra
Alexis tiene que identificar un invento en su casa que convierta una forma de energía en otra. Ha elegido la bombilla. La energía que entra en una bombilla es eléctrica. ¿Qué tipo de energía emite una bombilla?
Explicación: Una bombilla emite calor y luz después de haber transformado la energía eléctrica que recibe del enchufe. Las bombillas son un ejemplo de objeto doméstico que convierte formas de energía. Un horno convierte la energía eléctrica en energía calorífica, una tostadora concierta energía eléctrica en energía calorífica, y un despertador tiene una salida de energía luminosa y sonora que se convierte a partir de la energía eléctrica.
Allison tiene que diseñar un dispositivo que convierta la energía entre dos formas diferentes. Decide que quiere convertir la energía eléctrica en movimiento y sonido. ¿En qué invento debería basar su diseño?
Explicación: El motor es un invento excelente para que Allison lo utilice como modelo para su dispositivo. El motor se utiliza para impulsar maquinaria, vehículos e incluso juguetes. El motor convierte la energía eléctrica en sonido y movimiento, de modo que el objeto que impulsa puede moverse. Allison puede diseñar un motor que utilice combustible alternativo, que produzca más potencia o que motorice algo que nadie ha añadido nunca.
El refrigerador convierte la energía eléctrica en
La calefacción eléctrica es un proceso en el que la energía eléctrica se convierte directamente en energía calorífica con un rendimiento cercano al 100%, utilizando dispositivos bastante baratos. Las aplicaciones más comunes son la calefacción de espacios, la cocina, el calentamiento de agua y los procesos industriales. Un calefactor eléctrico es un dispositivo eléctrico que convierte la corriente eléctrica en calor[1] El elemento calefactor de todo calefactor eléctrico es una resistencia eléctrica y funciona según el principio del calentamiento Joule: una corriente eléctrica que pasa por una resistencia convierte esa energía eléctrica en energía calorífica. La mayoría de los calefactores eléctricos modernos utilizan hilo de nicromo como elemento activo; el elemento calefactor, representado a la derecha, utiliza hilo de nicromo soportado por aislantes cerámicos.
Por otro lado, una bomba de calor puede alcanzar un rendimiento de alrededor del 300% para la calefacción, es decir, un coeficiente de rendimiento de 3,0, ya que utiliza la energía eléctrica únicamente para transferir la energía térmica existente en el entorno, principalmente el aire. La bomba de calor utiliza un motor eléctrico para accionar un ciclo de refrigeración, que extrae la energía térmica de una fuente como el suelo o el aire exterior (o el interior de un frigorífico) y dirige ese calor al espacio que hay que calentar (en el caso de un frigorífico, la cocina). Esto aprovecha mucho mejor la energía eléctrica que la calefacción eléctrica directa, pero requiere un equipo mucho más caro, además de la fontanería. Algunos sistemas de calefacción pueden funcionar a la inversa para acondicionar el aire, de modo que el espacio interior se enfría y el aire o el agua aún más caliente se expulsa al exterior o al suelo.
Dispositivos que convierten la energía eléctrica en energía térmica
La energía eléctrica es una forma de energía que se produce como resultado de partículas cargadas almacenadas o en movimiento. Cuando la energía está almacenada se denomina energía potencial eléctrica y cuando está en movimiento en una corriente eléctrica es una forma de energía cinética. La forma más común de energía eléctrica se encuentra en nuestros enchufes. La energía térmica es la que resulta del movimiento de átomos o moléculas y se denomina comúnmente calor. Cuanto más rápido se mueven los átomos o las moléculas, más calor o energía térmica tienen. En estos ejemplos exploraremos casos en los que la energía eléctrica se convierte en energía térmica para su uso.
Una estufa eléctrica conectada a una toma de corriente utiliza la energía eléctrica para fluir hacia los quemadores de la encimera y, al pasar las cargas eléctricas por los quemadores, la energía eléctrica se convierte en energía térmica.
Aunque se utiliza para iluminar, una bombilla incandescente produce sobre todo energía térmica (se calienta mucho), ya que convierte la energía eléctrica en luz haciendo pasar las cargas eléctricas por un filamento muy pequeño.
Ejemplos de aparatos que producen calor y luz
ImprimirEn la primera lección vimos que la energía puede transformarse de una forma a otra, y durante esta conversión, toda la energía que ponemos en un aparato sale. Sin embargo, toda la energía que introducimos puede no salir en la forma deseada.
Por ejemplo, ponemos energía eléctrica en una bombilla y ésta produce luz (que es la forma deseada de salida de una bombilla), pero también obtenemos calor de la bombilla (forma no deseada de energía de una bombilla eléctrica).
Cuando se suman todas las formas de energía que salen de un dispositivo de conversión de energía, será igual a la energía que se introduce en el dispositivo. La energía que sale debe ser igual a la que entra. Esto significa que la energía no puede destruirse ni crearse. Sólo puede cambiar de forma.
Instrucciones: Identifique la(s) salida(s) de energía útil(s) y la(s) salida(s) de energía indeseable(s) en los dispositivos de conversión de energía que aparecen a continuación. Introduce tus respuestas en los campos correspondientes y haz clic en el botón “Check” para comprobar tu trabajo.