Energía generalmente se define como la capacidad para trabajar

Introducción

Energía generalmente se define como la capacidad para trabajar. Se trata de una perspectiva utilitarista y antropocéntrica de la energía; sin embargo, es una definición útil para ingeniería donde el objetivo de las máquinas convertir la energía para trabajar. Como una descripción más general, diríamos que la energía es una entidad fundamental cuya disponibilidad y flujo es necesaria para todos los fenómenos, naturales o artificiales.

Una comprensión de cómo la energía es generada y medida es central en nuestras decisiones sobre el uso y la conservación de la energía. Producción a gran escala de energía evolucionó durante siglos pero creció radicalmente en los últimos 400 años y especialmente desde la Revolución Industrial. Un siglo de desarrollo y comercialización de energía eléctrica tecnología ha asegurado un suministro fácil y medición continua.

Energía se deriva en formas utilizables de numerosas fuentes, como agua que fluye, los combustibles fósiles (carbón y gas natural), uranio y el sol. La electricidad es una forma ampliamente utilizada de energía. Cualquiera de estas fuentes puede utilizarse para generar electricidad. Combustibles líquidos como gasolina y diesel derivado de combustibles fósiles son una fuente ampliamente utilizada de energía. Estos combustibles constituyen la base de nuestro transporte fácil. Una completa comprensión de las complejidades de los sistemas de energía dentro del entorno natural requiere el conocimiento de algunos básico física y química. Esto se discute más adelante en esta unidad en las secciones "Notas de ciencia."

Sistemas de energía

Un sistema de energía se puede pensar en una red interrelacionada de las fuentes de energía como almacenes de energía, conectado por transmisión y distribución de esa energía a donde sea necesario. La transformación de los almacenes de energía en los alimentos al trabajo y posterior disipación de la energía es un ejemplo de tal sistema. El punto de partida de toda la energía en esta "cadena alimenticia" o "cadena de la energía" (considerando solamente la parte vegetal y cereal de nuestros alimentos) es el sol.

En la figura 1, cada una de las flechas indica transformación o transmisión de energía, es decir, la energía cambia de forma o se mueve de un lugar a otro. Las plantas y los seres humanos son los agentes muestran que almacenar o transformar la energía.

Este sistema de energía natural es parte de un sistema más amplio que incluye nutrientes del suelo como energía de entrada, otros para cocinar como entrada, etc.. Figura 1 se dibuja para mostrar las partes de la transformación de esta energía solar inicial hasta su disipación final y un sistema de almacenamiento (combustibles fósiles). Un mapa conceptual completo mostraría todos los demás factores. Los numerosos sistemas de energía en la naturaleza incluyen la cadena alimentaria, los sistemas de clima y océano y los ciclos de los distintos materiales como agua, carbono y nitrógeno.

La mayoría de los sistemas de energía actualmente en uso tanto naturales como artificiales, se originan en la relación tierra-sol. Los combustibles fósiles que utilizamos hoy en día son tiendas de energía solar. La fotosíntesis es un ejemplo de la energía radiante solar transformado en almacenes de energía química que las plantas y los animales (seres humanos incluyendo) usan para mantenerse. La conversión de la energía solar radiante a través de la fotosíntesis es un sistema fundamental de energía natural. La cadena alimentaria es un ejemplo de un sistema de energía de solarbased natural, que ha sostenido vida humana en la tierra. A menudo damos por sentado que energía siempre estará disponible para nosotros a usar. Somos capaces de reconocer la complejidad de los sistemas de energía que conducen estos fenómenos ambientales y mantienen la vida en la tierra. Somos intrincadas partes del sistema como los usuarios finales, completar la disipación de la energía en formas que están tan dispersos que es imposible volver a utilizar esa energía.

Los combustibles fósiles (carbón, petróleo, gas) el resultado de una transformación del material vegetal y animal durante millones de años. La energía solar almacenada originalmente en la planta o el animal finalmente se convierte en energía almacenada en el carbón y el hidrógeno del combustible fósil. Se utilizan los combustibles que tardaron millones de años para hacer a un ritmo enormemente rápido. Figura 2 es una representación del uso de combustibles fósiles en el tiempo, incluyendo una estimación de cuánto tiempo podría durar.

Figura 2: Combustibles fósiles Timeline.

Fuente: Clark, E. María hilo de Ariadna. St. Martin Press, Nueva York, 1989. Reimpreso con permiso de Macmillan Ltd..

Los combustibles fósiles y combustibles como el uranio son "pasados" que son utilizados para obtener energía. Se denominan fuentes de energía no renovables. Aunque pueden sembrar nuevas plantas que eventualmente se convierten en carbón, el proceso tarda millones de años, y por qué consideran no renovables carbón y otros combustibles fósiles. Energía solar y eólica llega o circular el aire en la vida cotidiana de la tierra. Estas fuentes se llaman renovables.

Madera y árboles usados como combustible son llamados renovables, porque pueden ser replantados. Sin embargo, cuando los utilizamos para que la tasa de uso supera con creces la tasa de reposición (árboles tardan en crecer), refiriéndose a estas fuentes como "renovable" puede ser un misnomer.

Uso de energía en cada actividad humana ha crecido exponencialmente desde los inicios de la civilización humana. Por ejemplo, las capacidades tecnológicas nos permiten viajar más y de proceso más alimentos. La figura 3 muestra la cantidad de energía (en calorías) que pasamos por cada caloría de alimento obtenemos. Muestra que tecnologías han mecanizado y sistemas de gran producción de cultivo y la pesca. Estos sistemas implican grandes gastos de energía, como se ve en la figura 3. La figura muestra que para la producción de arroz mojado en los países asiáticos, tarda entre 0,02 y 0,1 calorías de energía para producir 1 caloría valor del arroz como alimento. La producción de alimentos a gran escala consume enormes cantidades de energía. Por ejemplo, tarda sobre 2 calorías de energía de entrada para producir 1 caloría pena de huevos en granjas a gran escala, y tarda 10-15 calorías de entrada para cada caloría valor de carne de vacuno producida en los Estados Unidos. Nota cómo la intensidad de consumo de energía para la producción de alimentos de los Estados Unidos ha aumentado casi diez veces en el siglo XX! A ello se suma el hecho de que por cada caloría de energía que nuestro cuerpo obtiene, tenemos que tomar más calorías 5 vale de comida!

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