¡Mucha energía! Naturales 2º ESO. Tema 5.

RESUMEN NATURALEZA TEMA-5

5.1. Las máquinas.

>>> Importancia de las máquinas en nuestra vida.

Una máquina es un aparato ingenioso que sirve para modificar las fuerzas y/o las energías.

Solemos decir que las máquinas nos ayudan en nuestro trabajo e, incluso, que trabajan por nosotros. De ahí su importancia y lo mucho que las valoramos. Todas tienen dos características esenciales:

Necesitan energía para funcionar.

Realizan funciones que nos resultan útiles

>>>Clasificación de las máquinas.

Por la función que desarrollan:

-Máquinas simples y herramienta: las máquinas simples son las que modifican las fuerzas, como la palanca, la polea, el torno, el plano inclinado.

- Máquinas auxiliares de la cultura: la cultura, su creación y su extensión implican un trabajo al que se dedica un amplio sector de la sociedad.

Ø Por el tipo de energía que emplean:

-Máquinas térmicas: son aquellas que funcionan mediante calor.

Máquinas eléctricas: hay una gran variedad de ellas; las más usuales son: las que transforman la energía eléctrica en trabajo mecánico invierten trabajo mecánico en energía eléctrica

LA CIENCIA A TRAVÉS DE LA HISTORIA.

>>> Clasificación de las máquinas.

Solemos pensar que la cultura es una idea abstracta, algo intangible que crea nuestro cerebro, pero no es así.

¿Qué es la cultura?

La cultura es un sistema formado por personas y objetos culturales.

Los dos componentes del sistema, personas y objetos, se encuentran unidos mediante la información.

¿Cómo se transmite la cultura?

La aparición de la escritura alfabética en Grecia, hacia el s.V a.C., hizo cambiar lo que habría de ser la cultura en adelante. A partir de entonces:

Ø Se pudieron perpetuar las ideas u los conocimientos escribiéndolos.

Ø Dichas ideas pudieron ser analizadas con toda precisión por otros, en la misma o en distintas épocas, para ser rebatidas, cambiadas o mejoradas. Esto posibilitó la aparición de la filosofía y de la matemática, lo que no era posible con la transmisión oral.

La cultura, ¿necesita de las máquinas?

Cuando Gutenberg inventó la imprenta, logró que casi con el mismo trabajo empleado en hacer una copia se pudieran hacer cientos. Del primer libro que imprimió en 1450, una Biblia, se hicieron 150 ejemplares en papel y 50 en pergamino. Para el año 1500, en las imprentas ya se habían publicado unos 10000 títulos.

Esta máquina, al igual que la escritura, cambió la historia de la cultura, porque posibilitó su llegada a todas las clases sociales. Además, permitió que se extendiera por Europa el nuevo modo de pensar que, gracias a las ideas renacentistas, había surgido en el siglo XVI: la ciencia.

En la actualidad estamos viviendo otro cambio; internet es el principal motor de la globalización cultural que modifica nuestros modos de vida, de trabajo y nuestra concepción del mundo; constituye la máquina más poderosa jamás soñada para ordenar, guardar y distribuir ingentes cantidades de información de forma casi instantánea.

Consiste, básicamente, en una red mundial de ordenadores que permite la interconexión descentralizada, se rige por un protocolo o conjunto de reglas para el intercambio de datos y órdenes, llamado, TCP/IP.

La máquina que hace esto posible es el ordenador: es el aparato más complejo de trabajo intelectual; es capaz de hacer lo mismo que todas las máquinas dedicadas a la difusión cultural: “escribir” (como la imprenta o la fotocopiadora), “hablar” (como la radio), “visualizar” (como el cine y la televisión); pero además, “lee”, “escucha” y “ve”, lo más importante: es capaz de utilizar la inteligencia de sus programadores como si fuese propia, y con ella, tomar decisiones y ejecutar órdenes complejas.

Así, una máquina herramienta controlada por un ordenador se convierte en un robot: una máquina capaz de fabricar coches, por ejemplo, sin la intervención directa de las personas.

LOS TRES GRANDES CAMBIOS EN LA DIFUSIÓN DE LA CULTURA
Escritura. Permitió la sustitución de la memoria humana, cambiante, por la escritura,	Imprenta. Posibilitó la difusión del conocimiento a casi toda la humanidad.	Internet. Posibilita el intercambio de información casi instantáneo entre ciudadanos del planeta.

5.2. Cómo utilizamos la energía.

>>>De dónde obtenemos la energía térmica.

Del carbón.

En los primeros tiempos de la Revolución Industrial, la energía más usada era la proveniente de la combustión del carbón mineral, la hulla, del que la Tierra tiene grandes reservas.

Entonces, nadie pensó que los espesos y malolientes humos que se desprendían podrían llegar a ser un problema mundial. Con esta energía térmica se movieron las máquinas de vapor de las fábricas, las calefacciones de las casas, los trenes, etc.

Del Petróleo.

Pronto se perfeccionó la tecnología para extraer el petróleo, y llegó a sermás barato que el carbón. Las máquinas que lo necesitaban como combustible, como el motor de combustión interna, o el de explosión, de los coches, comenzaron a extenderse. Actualmente, es el combustible de casi todos los transportes.

Con el tiempo, para evitar la terrible contaminación que produce la quema del carbón, este se ha ido sustituyendo por el petróleo en todo, salvo en la producción de energía eléctrica, porque hoy vuelve a ser más barato el carbón.

Nuevos Combustibles.

Hoy se están ensayando nuevos combustibles ecológicos, no contaminantes, obtenidos a partir de los vegetales, como el biodiesel y el bioalcohol, que se fabrican a partir de los aceites y las grasas; y de los azúcares y almidones, respectivamente.

>>>Tipos de máquinas térmicas y su rendimiento.

Hay dos clases de máquinas térmicas.

Ø Las máquinas de vapor: las antiguas máquinas de tren que hemos descrito son máquinas de vapor. En ellas, el hogar donde se quema el combustible está fuera de la máquina.

Ø Los motores de combustión interna: los coches, los camiones, las motos tienen motores de explosión; son máquinas de combustión interna. En ellas, el combustible arde en el interior y son los mismos gases que se producen en la combustión los que presionan el émbolo, y así se transforma la energía química en trabajo. Los aviones son impulsados por unas poderosas máquinas térmicas de combustión interna llamadas turborreactores, que están accionados por una turbina de gas y por queroseno.

5.3. Nuestras fuentes de energía.

¿De dónde obtenemos la energía?

En la Tierra, la principal fuente de energía es el Sol. Todo el carbón y el petróleo que hay en ella no son otra cosa que energía solar almacenada por antiguos seres vivos a lo largo de millones de años.

Aparte del Sol y las energías fósiles, solo contamos con la energía nuclear de fisión, que no sería suficiente para abastecernos a todos, y las energías geotérmicas y mareomotriz, apenas utilizadas. Las energías renovables son aquellas que se regeneran más deprisa de los que se consumen.

>>>Las energías renovables.

Del viento, la energía eólica.

Es, probablemente, la primera energía que aprendió a utilizar el ser humano para mover barcos y moler el trigo. Actualmente, la transformamos directamente en energía eléctrica, mediante los aerogeneradores.

De la luz solar, las energías fotovoltaica y fototérmica.

Ø Las células fotovoltaicas: transforman directamente la luz solar en corriente eléctrica, pero su rendimiento es bajo, y su fabricación, costosa. Solo hay algunas plantas instaladas a nivel de explotación industrial; la mayoría experimentales. En un futuro cercano, esto cambiará.

Ø Si utilizamos espejos para concentrar la luz solar de modo que caliente agua hasta que hierva, con su vapor podremos mover una turbina y producir electricidad. En esto se basa una central termosolar .

De la lluvia, la energía hidráulica.

El aprovechamiento de los saltos y las corrientes de agua también tiene una larga historia de utilización por el ser humano, fundamentalmente en la construcción de molinos para la fabricación de harinas y aceites. Hoy día, con el uso de los alternadores, transformamos la energía del salto de agua en electricidad.

Del interior de la Tierra, la energía geotérmica.

En las zonas volcánicas, puede aprovecharse el calor que surge del interior de la corteza terrestre. Es una energía difícil de obtener; la mayoría de los intentos no han sido muy fructíferos; esto, unido a que su obtención se encuentra muy limitada geográficamente, hace que su uso no se haya extendido.

Del suelo cultivable, los biocombustibles.

Los biocombustibles han sido un exitoso descubrimiento industrial en rapidísima expansión, porque son líquidos que pueden sustituirse o mezclarse con la gasolina (alcohol) y con el gasóleo (el biodiesel).

Son las únicas fuentes de energía renovables que pueden usarse para el transporte. Además, no contaminan, porque el CO₂ que se emite al quemarlos es el mismo que tomaron las plantas del aire.

Ø El biodiesel se obtiene del aceite de las plantas oleaginosas, como el girasol, la colza, la palma, etc.

Ø El bioalcohol, a partir de la fermentación de los azúcares o los almidones, de plantas como la remolacha, la caña de azúcar, el maíz y de todos los cereales.

>>> Las energías no renovables.

De las rocas, las energías fósiles.

Por fortuna, el planeta tenía guardado un gran tesoro energético, relativamente fácil de obtener y muy sencillo de utilizar: los sedimentos, donde la energía del Sol se ha ido almacenando durante millones de años con la participación de ciertos seres vivos. Nos referimos al carbón y al petróleo, la base de las explotaciones energéticas actuales de la humanidad.

Del uranio, la energía nuclear.

En la corteza terrestre existen también algunos minerales que contienen elementos radiactivos, metales pesados, como el uranio, el torio, el radio, etc, que se desintegran espontáneamente emitiendo radiaciones muy enérgicas. Estos minerales, en muy pequeñas proporciones, se encuentran por casi todas partes, pero también hay yacimientos donde están más concentrados.

5.4. Soluciones para un desarrollo sostenible.

>>>Recursos energéticos del planeta.

Sabemos que la mayor cantidad de energía térmica la obtenemos del carbón y del petróleo, pero ¿qué reservas tenemos de ambos combustibles fósiles? ¿Hasta cuándo podremos disponer de ellos como fuente de energía?

¿Qué petróleo queda?

Según el geofísico estadounidense y gran experto en petróleo, Hubbert, la producción de petróleo, y la de cualquier combustible fósil, tiene una forma parecida a la de una campana, con un pico de máxima producción y un decaimiento posterior de ella.

¿Cuánto carbón tenemos?

Aunque la Revolución Industrial comenzó utilizando el carbón como fuente de energía, la aparición del motor de explosión cambió pronto la fuente principal al petróleo.

>>>Cambio energético y desarrollo sostenible.

Es fácil pensar que si el petróleo se agota y nuestras reservas de carbón son todavía abundantes, no hay más que cambiar la tecnología del petróleo por la del carbón. Pero esto sería un gran error, por dos razones:

Ø El cambio de petróleo por carbón sería tan complicado y costoso como el cambio de petróleo por cualquier otra tecnología.

Ø El cambio climático se acentuaría, al seguir quemando combustibles fósiles, y sus consecuencias podrían ser nefastas para la humanidad.

>>>Soluciones a los problemas energéticos.

Las energías renovables, como la solar o la eólica, presentan serios problemas para su uso generalizado, y es que no las tenemos cuando las necesitamos sino de forma esporádica, cuando sopla el viento o en un día soleado, es preciso idear procedimientos que nos permitan almacenar la energía en grandes cantidades para poderla utilizar cuando la necesitemos.

Por ejemplo, una solución para las centrales fototérmicas es almacenarla en grandes depósitos de sales fundidas.

>>> El Hiperconsumo de materiales y energía..

El cambio climático acentuado por el efecto invernadero tiene, entre sus causas:

Ø Nuestro actual modelo de desarrollo y crecimiento económico, basado en el hiperconsumo energético, que provoca la quema de las reservas de combustibles fósiles.

Ø La elaboración de productos de una sola utilización, ya que muchos de ellos se fabrican con materiales no biodegradables.