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Unidad 7. La energíaUDI 7

C. Actividades de repaso

Tipos de energía

1. Indica cuáles de las siguientes afirmaciones sobrela energía son correctas.

● La energía potencial es la energía que tiene uncuerpo por el hecho de estar en movimiento.

● La energía mecánica de un cuerpo en movimien-to se conserva constante si no se pierde energía por el rozamiento.

● La energía química es la que poseen los com-puestos químicos debido a sus propiedades.

● La energía eléctrica es la energía que transportan las ondas electromagnéticas, como la luz, las on-das de radio, las microondas o los rayos X.

● La energía nuclear es la que se extrae de las reac-ciones, que pueden ser de fisión o de fusión.

Inconvenientes de las energías renovables

2. Relaciona cada energía renovable con su principalinconveniente.

Energía hidráulica

Energía eólica

Energía geotérmica

Energía solar

Biomasa

Necesita mucha superficie

Dificultad en el tratamiento y transporte

Alteraciones en el entorno

Localización de difícil acceso y costosa

Peligrosa para las aves

Las energías renovables en Andalucía

3. Indica si la siguiente afirmación sobre las energíasrenovables en Andalucía es verdadera o falsa.

«En términos globales, el 19,5 % de la energía que se consume en Andalucía procede de fuentes limpias,con lo que se alcanza prácticamente el objetivo deaporte renovable establecido por la Unión Europea:el 20 % para el año 2020».

La energía

4. Completa el siguiente texto sobre los recursosenergéticos,

Se llama ________ a la unidad del Sistema Interna-cional (SI) para la energía, el trabajo o la cantidadde calor.

La energía es la capacidad que poseen los cuerpospara poder realizar un ________.

Al empujar un columpio ________ la energía desdenuestro organismo al sillín.

Cuando cae una gota de una hoja, la gota al principio tiene una ________ ________ (debido a la altura) quese transforma en ________ ________.

Cuando frotas fuertemente la palma de la manocontra la mesa transformas ________ ________ en________ ________.

¿Renovable o no renovable?

5. Clasifica los siguientes recursos energéticos se-gún sean renovables o no renovables.

● Viento.

● Carbón.

● Mareas.

● Gas natural.

● Petróleo.

● Calor terrestre.

● Uranio.

● Sol.

Consecuencias del uso de la energía

6. Indica si las siguientes afirmaciones sobre las con-secuencias del uso de la energía son verdaderas ofalsas.

● La principal causa del calentamiento global esla emisión excesiva de CO2 a la atmósfera como producto residual de la combustión de los com-bustibles fósiles.

● La lluvia ácida se debe a un exceso de CO2 en la atmósfera y puede terminar con la vida en los bosques, en los lagos e, incluso, puede desertizar grandes superficies.

● No todos los elementos radiactivos son peligro-sos para la vida, aunque los que se generan en las centrales nucleares sí son nocivos.

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UDI 7Unidad 7. La energía

Ahorro energético

7. Relaciona cada letra del etiquetado energético con su descripción correspondiente.

G Consumo inferior al 55 % de la media

F Consumo entre el 55 % y el 75 % de la media

D Consumo entre el 75 % y el 90 % de la media

C Consumo entre el 90 % y el 100 % de la media

E Consumo entre el 100 % y el 110 % de la media

B Consumo entre el 110 % y el 125 % de la media

A Consumo superior al 125 % de la media

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A. Actividades de refuerzoLa energía7

1. Enumera los tipos de energía que conoces.

2. Indica qué tipo de energía se calcula con las siguientes expresiones:

a) E= mgh

3. Calcula la velocidad de un vehículo que recorre 100 km en 1,5 h.

4. Completa las siguientes frases:

a) Las energías _______________ son aquellas que no se agotan a escala de tiempo humana.

b) Las energías _______________ son aquellas que sí se agotan a escala de tiempo humana.

5. ¿Cuáles son las dos formas de aprovechar la energía solar?

6. Completa el siguiente cuadro:

Fuente Ventajas Inconvenientes

Energía solar

Energía eólica

Biomasa

7. Completa el siguiente esquema referente a la estructura general de las centrales eléctricas.

8. Relaciona cada fuente de energía con su forma de presentación correspondiente:

1. Carbón a) Mezcla de gases

2. Petróleo b) Rocas sólidas

3. Gas natural c) Aceite mineral

9. ¿Cuáles son los principales aspectos negativos del uso de energía?

10. Realiza una lista con las medidas de ahorro energético en hogares, centros educativos y uso de los mediosde transporte.

1

2b) E= ———— mv2

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B. Actividades de ampliación

UDI 7Unidad 7. La energía

A. Actividades de refuerzoLa energía7

1. Expresa las siguientes cantidades en las unidades que se indican:

a) 600 cal a julios.

b) 500 000 J a kWh.

2. Si la energía se conserva, ¿cómo es posible que tras lanzar un monopatín rodando por el suelo acabe parán-dose? Si le comunicas cierta energía cinética, ¿no debería tener siempre la misma energía?

3. La energía nuclear se basa en las reacciones nucleares, que pueden ser de dos tipos: fusión o fisión. ¿Cuáles la diferencia entre ambas?

4. Define: «trabajo», «energía», «fuente de energía» y «recurso energético».

5. ¿Cuál es la fuente de energía que se aprovecha en las siguientes imágenes?

a) b)

6. Calcula la energía cinética de un objeto de 5 kg que lleva una velocidad de 50 m/s.

7. ¿Cuál es la energía potencial de una maceta de 2 kg colgada en un balcón a 5 m del suelo?

8. Una pelota de 300 g pasa a 5 m del suelo a una velocidad de 5 m/s. ¿Qué energía mecánica tiene la pelotaen ese momento?

9. Confecciona una tabla en la que aparezcan las ventajas e inconvenientes de las fuentes de energía renova-bles.

10. Identifica las siguientes fuentes de energía:

a) Se transforman residuos forestales.

b) Se basa en la energía del interior de la Tierra.

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UDI 7Unidad 7. La energía

E. Evaluación de competencias

Energía

De todas las fuentes de energía aludidas en el ca-pítulo anterior, únicamente cinco se emplean de forma masiva y por este orden en el mundo actual: petróleo, carbón, gas natural, nuclear de fisión y energía hidráulica. Suman el 95 % del consumo mundial. Esto es algo a tener en cuenta porque, de momento y con independencia de otras energías denominadas nuevas, son las únicas que pueden responder en cantidad, calidad y precio a las nece-sidades energéticas de la humanidad.

Existen otras energías también empleadas bajo circunstancias muy diferentes. Así, en el llamado tercer mundo y para cubrir las necesidades do-mésticas, se continúan empleando las históricas (diversos tipos de biomasa, desde leña hasta re-siduos agrícolas). En la actualidad, es creciente la utilización de las energías renovables gracias al desarrollo del conocimiento y de las tecnologías que lo hacen posible junto con medidas políticas y económicas favorecedoras de su introducción en el mercado. Cabe citar, sobre todo, la energía eólica y, en menor grado, la solar junto a la biomasa. En grado solo de demostración, pero sin un horizonte comercial despejado, hay experiencias en la energía mareomotriz (Francia y Canadá) y geotérmica (Islandia) con un aprovechamiento rela-tivamente importante. Todas estas energías primarias renovables, descontadas la hidráulica y la eólica, tienen hoy una relevancia escasa y, en bastantes países, puramente anecdótica. Ello no es óbice para que debamos esforzar-nos en su investigación y utilización, sobre todo, en la eólica y en la solar.

Adaptado. VV. AA.: 222 Cuestiones sobre la energía. Foro de la Industria Nuclear Española. 1993.

Cuestiones propuestas

1. ¿Cuáles son las fuentes de energía que se usan deforma masiva?

2. ¿Qué porcentaje supone el uso de las formas deenergía que se consumen de forma masiva? ¿Creesque este consumo es respetuoso con el medio am-biente?

3. ¿Cuáles son las virtudes de estas formas de energíausadas de forma masiva?

4. ¿Qué formas de energía se usan en el tercer mundopara responder a las necesidades primarias?

5. ¿Por qué se usan cada vez más las energías renova-bles?

6. ¿Qué son las energías renovables? ¿Cuáles se citanen el texto?

7. ¿Qué es la energía geotérmica? ¿En qué lugar delmundo es muy usada?

8. Explica el significado de la expresión «en bastantespaíses puramente anecdótica»

9. En el texto no se habla del uso de energías renova-bles en España, ¿cuáles crees que son las más usa-das en España?

10. Según el texto, algunas energías renovables seusan de manera escasa, ¿significa eso que no hayque investigar la forma de explotarlas? Justifica turespuesta.

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DF.Unidad 8. El calor y la temperatura UDI 8UDI 5

B. Actividades de ampliación

1. Justifica por qué un mismo sistema se encuentra en estado sólido a menor temperatura y en estado gaseoso a mayor temperatura.

2. Explica si la siguiente frase tiene sentido dentro de un laboratorio: «Tengo mucho calor».

3. La termia es una unidad de energía que equivale a 1 millón de calorías. ¿A cuántos julios equivaldrán 5 termias?

4. Observa la imagen de la figura y explica qué tiene que ver con los termómetros.

5. ¿Por qué los termómetros de alcohol son indicados para temperaturas muy bajas?

6. Explica por qué no puede alcanzarse una temperatura de -400 ºC.

7. Para expresar la temperatura en la escala Rankine se usa la expresión: TR = ——— · TK

Encuentra una expresión que transforme la temperatura Celsius a Rankine.

8. Relaciona con flechas las distintas formas de conducción del calor (columna de la izquierda) con sus corres-pondientes ejemplos (columna de la derecha).

I) Conducción a) Una habitación se calienta mediante un radiador.

II) Convección b) Se usa una lámpara de infrarrojos.

III) Radiación c) Se calienta un hierro en una fragua.

9. Explica razonadamente por qué un cuerpo con mayor calor específico necesita más calor para poder elevarsu temperatura en un grado centígrado.

10. Una pieza de vidrio de 100 g a 50 ºC se introduce en 2 kg de agua a 20 ºC. Calcula la temperatura del equi-

librio. C (vidrio)= 837 ——————

9

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Jkg · ºC

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Unidad 8. El calor y la temperaturaUDI 8

E. Evaluación de competencias

La fragua de Bernardo

Bernardo es el maestro herrero de un pequeño pueblo del oriente de Andalucía. Su taller, extrañamente repleto de paños y de-lantales de cuero, cuenta con media docena de alumnos dispuestos a aprender todo sobre el tratamiento del hierro y otros metales. En la clase del último día, una primavera a 20 ºC, estudiaron cómo enfriar con rapi-dez un trozo de metal al rojo. Se dice que un metal está al rojo cuando alcanza una temperatura tan ele-vada que es capaz de emitir luz infrarroja. Tomó una barra de metal de 1 kg de masa y la puso al fuego, no sin antes recordarles a los alumnos que debían tomarlo con una pinza y sostener esta con paños, para evitar quemaduras. Aunque el hierro puede al-canzar temperaturas de varios cientos de grados an-tes de fundirse, solo lo calentó hasta unos 90 ºC, tras lo cual lo sumergió en un barreño de 20 kg de agua a tem-peratura ambiente que tenía dispuesto para tal efecto. Esperó varios minutos e introdujo un termómetro en el barreño para mostrarle a los alumnos que la tempe-ratura del conjunto era muy inferior a 90 ºC, de hecho podían meter la mano tranquilamente en el agua y to-mar el trozo de hierro. El herrero continuó realizando pruebas con distintos metales y les mostró a los alumnos que no siempre hay que esperar el mismo tiempo para calentar los distintos metales. Por ejemplo, el cobre se calienta más rápidamente que el hierro, pero el aluminio tarda mucho más tiempo.

Cuestiones propuestas

1. ¿Por qué puede producir quemaduras sostener untrozo de metal si se está calentando por otro lugardistinto al que se sostiene?

2. ¿Cuál es el objetivo de sumergir el metal caliente enagua? ¿Qué ocurriría si se introdujera metal a másde 100 ºC?

3. Tras introducir el kilogramo de hierro en el barreño,el herrero espera varios minutos, ¿a qué crees quese debe?

4. Calcula la temperatura de equilibrio del aguay el barreño, si el calor específico del hierro es

C1= 448 · —————— (tabla)

5. ¿Por qué algunos metales tardan más en calentar-se? ¿Qué magnitud física está relacionada?

6. ¿Qué medidas de seguridad crees que son necesa-rias en un taller de herreros?

7. La temperatura de fusión del hierro es de unos 1800 K. Expresa el resultado en ºC.

8. Tienes un metal desconocido en el taller, ¿cómo po-drías conocer su calor específico? Diseña un experi-mento para tal efecto.

9. ¿Para qué crees que tiene paños y delantales decuero Bernardo en su taller?

10. ¿Qué es un metal al rojo? ¿De qué formas puedepropagar el calor?J

kg · ºC

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UDI 8

A. Actividades de refuerzo

El calor y la temperatura8

1. Explica cuál de las dos imágenes representa un sistema a mayor temperatura:

2. Completa las siguientes afirmaciones:

a) Se denomina energía ____________ a la energía cinética media de un conjunto de partículas.

b) La ____________ es la forma que tenemos de medir la energía térmica de un cuerpo o sustancia.

c) El ____________ es la energía que se transfiere desde un cuerpo a más temperatura a un cuerpo a menostemperatura.

3. Realiza los siguientes cambios de unidades:

a) 5000 J · —————— =

b) 2 cal · —————— =

4. Indica para qué es y para qué sirve el instrumento de la imagen.

5. Observa los ejemplos y contesta.

Ejemplo 1: 35 ºC ➝ K ➝ 35 + 273= 308 K

Ejemplo 2: 35 ºC ➝ ºF ➝ TF = ————— · 35 + 32 = 95 ºF

a) 60 ºC ➝ K

b) 60 ºC ➝ ºF

6. Relaciona con flechas las distintas formas de conducción del calor (columna de la izquierda) con sus defini-ciones (columna de la derecha).

I) Conduccióna) Es el fenómeno mediante el cual se transfiere calor en los gases y líquidos debido

a las corrientes que se producen dentro de ellos.

II) Convecciónb) Es el fenómeno mediante el cual los cuerpos calientes transfieren calor sin la

necesidad de un medio material.

III) Radiación c) Es el fenómeno mediante el cual se transfiere calor de un punto a otro en sólidos.

a) b)

cal

1 J

J

1 cal

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Unidad 8. El calor y la temperaturaUDI 8

7. Señala la respuesta verdadera:

a) Para alcanzar el equilibrio térmico, el sistema de mayor temperatura cede calor al de menor temperatura.

b) Para alcanzar el equilibrio térmico, el sistema de menor temperatura cede calor al de mayor temperatura.

8. Escribe la expresión matemática que sirve para calcular el calor cedido o absorbido por un sistema.

9. Calcula el calor cedido por un trozo de plomo de 2 kg si su temperatura desciende de 50 ºC a 30 ºC.

El calor específico del plomo es C= 128 ——————

10. Un objeto a 40 ºC se introduce en un barreño de agua que está a 20 ºC. ¿Cuál de las siguientes sería unaposible temperatura en el equilibrio? Justifica la respuesta.

a) 42 ºC

b) 23 ºC

c) 18 ºC

J

kg · ºC

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Unidad 8. El calor y la temperaturaUDI 8

C. Actividades de repaso

Temperatura y calor

1. Indica cuáles de las siguientes afirmaciones sobrela temperatura y el calor son correctas.

● La temperatura es la forma que tenemos de me-dir la energía térmica de un cuerpo o sustancia.

● Cuanto mayor es la agitación térmica de una sus-tancia, menor es su temperatura.

● El equilibrio térmico se logra gracias a que la ener-gía térmica del cuerpo a menor temperatura se transfiere al cuerpo que tiene mayor temperatura.

● El calor es la energía que se transfiere desde un cuerpo a más temperatura a un cuerpo a menos temperatura, cuando ambos se ponen en contacto.

● El calor comunicado a un cuerpo puede tener tres tipos de efectos: variación de la temperatu-ra, cambio de estado y dilatación o contracción.

Ordenando temperaturas

2. Ordena de mayor a menor las siguientes tempera-turas.

● 5 ºC.

● 101 ºC.

● 32 ºF.

● 280 K.

● 212 ºF.

● 275 K.

Equilibrio térmico

3. Indica si las siguientes afirmaciones sobre el equi-librio térmico son verdaderas o falsas.

● El equilibrio térmico es una situación física en lacual dos sustancias o sistemas se encuentran en contacto y no se produce transferencia calorífica entre ellos.

● Cuando se alcanza el equilibrio térmico entre dos sustancias, estas pueden no tener la misma tem-peratura.

● La temperatura exacta a la que lleguen dos siste-mas cuando alcancen el equilibrio será la tempe-ratura media.

● La temperatura a la que lleguen dos sistemas al al-canzar el equilibrio depende de las masas que ten-gan ambos sistemas y de sus calores específicos.

● El calor específico es la cantidad de calor que hay que suministrar a una unidad de masa de una sustancia o sistema para elevar su temperatura en una unidad de temperatura.

La energía térmica

4. Completa el siguiente texto sobre la energía térmica.

Se denomina energía térmica a la __________________ media de un conjunto de partículas.

Las partículas que forman las sustancias se agitancon más rapidez en estado _________ y con menosrapidez en estado _________.

Al _________ la temperatura de una sustancia, loque hacemos es producir una mayor agitación tér-mica en sus partículas.

Calorías y julios

5. Indica a cuántas calorías equivalen 15 J.

● 36 cal.

● 3,6 cal.

● 62,5 cal.

● 6,25 cal.

● 15 cal.

Los termómetros

6. Indica si las siguientes afirmaciones sobre los ter-mómetros son verdaderas o falsas.

● Galileo Galilei inventó en 1592 el termómetro degas, antecesor de los actuales termómetros.

● Los termómetros de mercurio son muy eficaces para medir temperaturas y actualmente son los más utilizados.

● El etanol (alcohol etílico) solidifica a –114 ºC, por tanto, los termómetros de alcohol son útiles a temperaturas muy bajas.

La conducción

7. Indica cuáles de las siguientes afirmaciones sobrela conducción son correctas.

● Cuando se calienta un objeto de metal por un extre-mo, el calor se dirige y se concentra en el foco térmico.

● Los materiales que conducen mal el calor son buenos aislantes térmicos.

● Los materiales que tardan poco en calentarse lo hacen porque transmiten de forma rápida la energía térmica de un punto a otro y se dice que son buenos aislantes del calor.

● La conductividad térmica es muy elevada en los metales, baja en los polímeros y muy baja en al-gunos materiales, como la fibra de vidrio.