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Práctica 1: Formas y Cambios de la Energía - Comparación de Transformaciones y Eficiencia, Guías, Proyectos, Investigaciones de Química

En este documento se presenta una práctica remota sobre las transformaciones de energía y su rendimiento, mediante la utilización de simulaciones online. Se evalúan las diferencias en la absorción de calor en agua y aceite, la eficiencia de dos clases de bombillos y la transformación de energía hasta llegar a energía lumínica. Se observan diferencias en la eficiencia energética de distintos métodos de generación de energía.

Qué aprenderás

  • ¿Cómo se evalúa la eficiencia de dos clases de bombillos?
  • ¿Cómo se comparan las absorción de calor en agua y aceite?
  • ¿Cómo se observa la transformación de energía hasta llegar a energía lumínica?

Tipo: Guías, Proyectos, Investigaciones

2020/2021

Subido el 13/03/2021

sebastian-ramirez-59
sebastian-ramirez-59 🇵🇪

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PRÁCTICA 1: FORMAS Y CAMBIOS
DE LA ENERGIA (PRÁCTICA
REMOTA)
Objetivos
Emplear una simulación online para estimar las transformaciones de diferentes tipos
de energía y comparar su rendimiento.
Determinar el calor especifico de un metal empleado un simulador
Resultados y Cálculos
- Comparar cambios de temperatura cuando el hierro caliente se pone en contacto con el agua y
con el aceite, ver el flujo de energía (desde donde y hacia dónde va el calor)
Para esta primera simulación, se buscó evaluar las trasformaciones y la absorción de calor en
distintos sistemas. Comparando la absorción de calor en del agua y aceite de oliva sometido a la
presencia de un metal caliente. Como pudimos observar ambos sistemas tienen una absorción del
calor diferentes. De una manera ilustrativa, el simulador nos muestra unidades de energía. En
primera instancia, observamos que tanto hay una diferencia significativa en la energía almacenada
tanto en el agua como el aceite. Cuando el metal se calienta, éste trasfiere unidades de energía de
la fuente de calor hasta cierto punto, donde empieza a liberarlos. Después se sumerge en ambos
líquidos donde la energía se transfiere del cuerpo más caliente (el metal) al de menor temperatura
(el líquido). De igual forma podemos verificar que, en efecto, ambos líquidos se comportan
distintos: El agua reacciona más lento y se alcanza un “equilibrio térmico” más pronto comparado
con el aceite. Esto se comprueba investigado el calor especifico de ambos líquidos y concluyendo
que el calor específico del aceite es significativamente inferior al del agua.
- Sistemas: Comparar eficiencia y desperdicio de las dos clases de bombillos (cuánta energía se
pierde como calor).
En esta simulación, se trata de mostrar la transformación de la energía hasta llegar a energía
lumínica. Se usan 3 fuentes de energía que mueven un molino: Energía química transformada en
energía mecánica a través de una bicicleta; un molino hidráulico que usa el movimiento del agua
para transformar la energía mecánica a energía eléctrica y una tetera calentándose que representa
la transformación de energía térmica a energía mecánica por el cambio de fase del agua.
El objetivo es visualizar la eficiencia de tanto las 3 fuentes de generación de energía como los dos
bombillos (tradicional y ahorrador). Se evaluará entonces en un intervalo de 45 segundos cuántas
unidades energéticas son generadas y cuántas son desperdiciadas en energía térmica.
Tabla 1. Comparación de la cantidad de unidades energéticas medidas en un intervalo de 45
segundos para iluminar una bombilla ahorradora
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PRÁCTICA 1: FORMAS Y CAMBIOS

DE LA ENERGIA (PRÁCTICA

REMOTA)

Objetivos

  • Emplear una simulación online para estimar las transformaciones de diferentes tipos de energía y comparar su rendimiento.
  • Determinar el calor especifico de un metal empleado un simulador Resultados y Cálculos - Comparar cambios de temperatura cuando el hierro caliente se pone en contacto con el agua y con el aceite, ver el flujo de energía (desde donde y hacia dónde va el calor) Para esta primera simulación, se buscó evaluar las trasformaciones y la absorción de calor en distintos sistemas. Comparando la absorción de calor en del agua y aceite de oliva sometido a la presencia de un metal caliente. Como pudimos observar ambos sistemas tienen una absorción del calor diferentes. De una manera ilustrativa, el simulador nos muestra unidades de energía. En primera instancia, observamos que tanto hay una diferencia significativa en la energía almacenada tanto en el agua como el aceite. Cuando el metal se calienta, éste trasfiere unidades de energía de la fuente de calor hasta cierto punto, donde empieza a liberarlos. Después se sumerge en ambos líquidos donde la energía se transfiere del cuerpo más caliente (el metal) al de menor temperatura (el líquido). De igual forma podemos verificar que, en efecto, ambos líquidos se comportan distintos: El agua reacciona más lento y se alcanza un “equilibrio térmico” más pronto comparado con el aceite. Esto se comprueba investigado el calor especifico de ambos líquidos y concluyendo que el calor específico del aceite es significativamente inferior al del agua. - Sistemas: Comparar eficiencia y desperdicio de las dos clases de bombillos (cuánta energía se pierde como calor). En esta simulación, se trata de mostrar la transformación de la energía hasta llegar a energía lumínica. Se usan 3 fuentes de energía que mueven un molino: Energía química transformada en energía mecánica a través de una bicicleta; un molino hidráulico que usa el movimiento del agua para transformar la energía mecánica a energía eléctrica y una tetera calentándose que representa la transformación de energía térmica a energía mecánica por el cambio de fase del agua. El objetivo es visualizar la eficiencia de tanto las 3 fuentes de generación de energía como los dos bombillos (tradicional y ahorrador). Se evaluará entonces en un intervalo de 45 segundos cuántas unidades energéticas son generadas y cuántas son desperdiciadas en energía térmica. Tabla 1. Comparación de la cantidad de unidades energéticas medidas en un intervalo de 45 segundos para iluminar una bombilla ahorradora

De esta tabla podemos obtener las siguientes conclusiones: El bombillo ahorrador tiene una eficiencia energética, es decir el porcentaje de unidades de energía en el apartado de “Input” que satisfactoriamente se transformaron en energía lumínica, de entre el 62% al 77%. Cabe aclarar que el menor porcentaje es el dado por la bicicleta, esto se debe a que no mantiene un ritmo constante de producción de energía al estar sometido a la necesidad de nutrirse para continuar. Bajo ese mismo hilo, podemos evaluar la cantidad de energía que se desperdicia en energía térmica es mayor en la tetera por que al final su fuente de energía es el calor y este suele a ser volátil, la bicicleta produce fricción que se desperdicia en energía térmica. Es entonces que el molino hidráulico es el método más eficiente de esos dado que parte de la energía cinética con la que cae el agua genera el trabajo necesario para hacer girar el molino y no hay energía térmica que se desperdicie. Tabla 2. Comparación de la cantidad de unidades energéticas medidas en un intervalo de 45 segundos para iluminar una bombilla tradicional Ahora compararemos la eficiencia de las dos lámparas: Lo primero que podemos evaluar es que hay un significativo descenso en la transformación a energía lumínica en comparación a la lampara ahorradora. Aunque esta diferencia existe esta no es tan grande y, en la realidad, la intensidad lumínica no es el motivo principal por el que ese tipo de lámparas han caído en desuso. Si evaluamos el “output” de energía térmica, nos damos cuenta de que entre un 30 a un 40% de la energía eléctrica medida en el “input” se transforma en energía térmica. Este dato nos lleva a la conclusión de que, en esta simulación, los bombillos ahorradores son hasta tres veces más eficientes que los tradicionales. CONCLUSION En esta simulación se pudo evidenciar los cambios y la trasferencia de energía dentro de un sistema cerrado. Se pudo dar prueba de que las sustancias reaccionan distinto a las alteraciones de temperatura dado su naturaleza (Calor especifico). De igual forma, vimos las diferencias en la eficiencia energética de distintos modos de generar energía y la eficiencia en dicha energía

Fuente de energía INPUT (Transformación en energia eléctrica) INPUT(Transformación en energia térmica) OUTPUT (Transformación en energía lumínica) OUTPUT (transformación en energía térmica)

Niña en bicicleta 54 10 34 8

Tetera caliente 30 21 21 6

Molino hidráulico 44 0 34 7

Bombilla ahorradora

Fuente de energía INPUT (Transformación en energia eléctrica) INPUT(Transformación en energia térmica) OUTPUT (Transformación en energía lumínica) OUTPUT (transformación en energía térmica)

Niña en bicicleta 54 10 21 16

Tetera caliente 30 21 18 9

Molino hidráulico 44 0 23 18

Bombilla tradicional