Dibujo de energía gravitacional
Un diagrama de transferencia de energía o un diagrama de Sankey se utiliza para mostrar la transferencia de energía a través de un proceso o un dispositivo. Es un diagrama de flujo en el que la anchura de las flechas muestra las cantidades relativas de cada tipo de energía.
La energía no puede crearse ni destruirse. Sólo puede transformarse de una forma a otra. Así, los 100 J de energía eléctrica se transforman en 5 J de energía luminosa y 95 J de energía térmica. En el caso de la bombilla, los 95J de energía transferidos en forma de calor son energía desperdiciada, ya que no son útiles porque la finalidad del aparato es producir luz.
Una bombilla ordinaria funciona según el principio de que un hilo fino (filamento) se calienta por la resistencia a la corriente eléctrica. A una temperatura de unos 1100°C, brilla con una luz blanca y brillante. Como la energía eléctrica se necesita para calentar el cable, la mayor parte de la energía se desprende en forma de calor. Las lámparas que emiten luz en caliente se denominan incandescentes.
Las bombillas de bajo consumo funcionan según el principio de la fluorescencia. En este caso, la energía eléctrica se suministra a los electrodos, que generan electrones que se mueven rápidamente y pasan por un tubo que contiene gas de mercurio. Al chocar con los átomos de mercurio, se produce una luz ultravioleta que luego choca con los átomos de fósforo recubiertos alrededor del tubo, convirtiendo el ultravioleta en luz visible.
Facilitar la extracción de energía
En este capítulo hemos estudiado la energía. Hemos aprendido que la energía puede adoptar diferentes formas y que puede transferirse de una forma a otra. Descubrirás que la energía se discute en muchos contextos cotidianos, así como científicos, porque está involucrada en todos los procesos físicos. También se verá que muchas situaciones se entienden mejor, o se conceptualizan más fácilmente, considerando la energía. Hasta ahora, ningún resultado experimental ha contradicho la conservación de la energía. De hecho, siempre que las mediciones han parecido entrar en conflicto con la conservación de la energía, se han descubierto o reconocido nuevas formas de energía de acuerdo con este principio.
Figura 8.13 La energía que utilizamos en la sociedad adopta muchas formas, que se convierten de una en otra dependiendo del proceso que se realice. Estudiaremos muchas de estas formas de energía en capítulos posteriores de este texto. (crédito “sol”: Consorcio EIT SOHO, ESA, NASA; crédito “paneles solares”: “kjkolb”/Wikimedia Commons; crédito “quemador de gas”: Steven Depolo)
La ciencia del dibujo de la energía
Este capítulo es la continuación del anterior, en el que mencionamos que el calor puede “perderse” al transferir la energía al entorno. Este capítulo explica ahora que dentro de un sistema hay energía útil que se transfiere al objeto o lugar deseado, pero ningún proceso es 100% eficiente. La energía puede transferirse a los alrededores en lugar de al objeto o parte del sistema al que se quiere transferir. Esto se considera un despilfarro de energía y los sistemas se diseñan para intentar minimizar este despilfarro de manera que sean más eficientes. Siempre hay alguna pérdida de energía (energía desperdiciada) y, por tanto, siempre hay subproductos en la producción de energía. Algunos de estos subproductos son perjudiciales para el medio ambiente.
Los alumnos no habrán visto antes los diagramas de Sankey. Es conveniente explicar la utilidad de representar los procesos mediante imágenes. Las ilustraciones producen un impacto visual rápido en el espectador que facilita la comprensión de un proceso. Un diagrama de Sankey es una representación visual de un proceso energético que muestra la energía de entrada y la energía de salida. Los diagramas de Sankey deben dibujarse de forma nítida y lo más cerca posible de la escala. Dedica tiempo a dibujar varios ejemplos en la pizarra para que los alumnos vean que todos los procesos energéticos tienen más de un tipo de energía de salida.
Extracción de energía mecánica
Este capítulo parte del concepto básico de energía. El capítulo explica la diferencia entre energía cinética y potencial. También se introduce la ley de conservación de la energía: La energía no puede crearse ni destruirse, pero puede transferirse de una parte del sistema a otras. Este es un concepto crucial en Física y es importante asegurarse de que los alumnos lo entienden.
Tampoco hemos mencionado las diferentes “formas de energía” dentro de este contenido. Existe un desacuerdo sobre cuáles son las “formas de energía” y sobre la extensión que debería tener o podría tener la lista. El lenguaje de las “formas de energía” es un problema a la hora de enseñar a los alumnos sobre la energía. Por ejemplo, se puede pedir a los alumnos que nombren la “forma de energía” en varios ejemplos y, a menudo, sólo se les dice cuál es y tienen que memorizar la respuesta. La pregunta les quita poder. Los alumnos siguen siendo incapaces de resolver lo que ocurre. Además, no recordar la “forma de energía” correcta puede costarles puntos en un examen, pero recordar la “forma” correctamente no aporta nada a su comprensión de la energía o los sistemas.