Treball, Energia i Potència: Conceptes Fonamentals
El Treball i l'Energia en la Física
52, 53, 54, 55, 57. Una força realitza treball quan el seu punt d'aplicació es mou en una direcció no perpendicular a aquesta força. Perquè es produeixi, calen tres condicions: que actuï una força damunt un cos, que es mogui el punt d'aplicació d'aquesta força i que la direcció del moviment no sigui perpendicular a la força.
La fórmula del treball és W = F · d. El Joule (J) és el treball realitzat per la força d'un newton aplicada a un cos que es desplaça un metre en la direcció de la força: 1 J = 1 N · 1 m.
L'energia és la capacitat d'un cos per a realitzar un treball.
Energia Cinètica i Potencial
L'energia que té un cos a causa del seu moviment s'anomena energia cinètica (Ec) i es calcula com 0,5 · m · v². L'energia potencial gravitatòria (Epg) és l'energia que adquireix un cos en elevar-lo a una certa altura, calculada com m · g · h. L'Ec depèn de la seva velocitat, i l'Epg de la seva posició.
La suma de l'Ec i de l'Epg és l'energia mecànica (Em). L'energia no es crea ni es destrueix, només es pot transformar d'un cos a un altre o d'una forma a una altra: energia nuclear, radiant, química, calorífica o elèctrica.
Rendiment i Energia Útil
p. 63, 65. En l'energia total consumida en el procés, se'n poden considerar dues parts:
- Energia útil: utilitzada per a la finalitat que es pretenia.
- Energia perduda: efectes que no interessen, però que són inevitables.
Etotal = Eutil + Eperduda. El rendiment (R) es calcula com: R = (Eutil / Etotal) · 100.
Fonts d'Energia i la seva Transformació
A la Terra, la font principal d'energia és el Sol. A més del Sol, les nostres fonts d'energia principals són:
- Combustibles fòssils: petroli, carbó i gas natural que es troben en jaciments sota la superfície de la Terra.
- Energia hidràulica: energia potencial gravitatòria de l'aigua emmagatzemada en els pantans.
- Urani: l'element essencial per obtenir l'energia de fissió nuclear (anomenada energia atòmica o nuclear).
Centrals Elèctriques i Sostenibilitat
Una part d'aquestes fonts es transformen en energia elèctrica a les centrals elèctriques:
- Tèrmiques: obtenen energia d'un combustible.
- Hidroelèctriques: aprofiten l'energia potencial de l'aigua.
- Nuclears: fan servir l'energia de la fissió nuclear.
L'energia procedent de combustibles fòssils i la de l'urani s'anomena energia no renovable, ja que s'obté de jaciments del sòl i acabaran per esgotar-se. Altres fonts d'energia que no s'esgoten són les energies renovables. L'energia hidràulica, solar, eòlica, geotèrmica, mareomotriu i de les ones són exemples d'energies renovables, considerades energies netes i no contaminants.
La Potència
S'anomena potència (P) al treball efectuat en cada unitat de temps: P = W / t. La unitat de potència del Sistema Internacional (SI) és el watt (W).