Resumen del temario de la opción C: Energía de la prueba 3 de Química NM (Programa del Diploma del Bachillerato Internacional). Elaborados por un alumno que obtuvo la máxima calificación en la prueba, contienen varios ejemplos gráficos y explicaciones muy detalladas de fácil entendimiento pa...
Apuntes Química para Selectividad / Bachillerato Internacional
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Química Nivel Medio, Bachillerato Internacional
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Apuntes por José Martínez Suárez
OPCIÓN C: ENERGÍA
1. FUENTES DE ENERGÍA
La energía es la habilidad de ejercer trabajo. Como la energía se transfiere de un lugar a otro, una parte
realizará trabajo útil, pero otra siempre será pérdida en forma de calor hacia los alrededores del sistema.
Esta energía que se pierde se dice que ha sido degradada.
La energía siempre se transfiere en la dirección en la cual va de una forma más concentrada a otra menos
concentrada (más dispersa).
Para considerar que una fuente de energía es buena, es necesario que esta pueda convertirse en una
forma útil de energía produciendo la mínima contaminación y cantidad de productos no deseados. Si la
conversión es demasiado rápida una gran cantidad de energía se dispersa, mientras que si es demasiado
lenta no será útil.
Es una medida útil de la calidad de un combustible que compara la energía liberada por unidad de
volumen de combustible.
𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒í𝑎𝑎 𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙
𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑 𝑑𝑑𝑑𝑑 𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒í𝑎𝑎 =
𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣 𝑑𝑑𝑑𝑑 𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐 𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐
1.3. ENERGÍA ESPECÍFICA
Es la energía liberada por unidad de masa de combustible.
𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒í𝑎𝑎 𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟
𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒í𝑎𝑎 𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒í𝑓𝑓𝑓𝑓𝑓𝑓𝑓𝑓 =
𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 𝑑𝑑𝑑𝑑 𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐 𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐
1.4. FUENTES DE ENERGÍA NO RENOVABLES
Son finitas – se acabarán en un cierto periodo de tiempo – y no pueden ser fácilmente reemplazadas.
Fuente Descripción
Combustibles fósiles Carbón, petróleo y gas natural. Se queman para producir vapor, que hace
girar una turbina para producir electricidad.
Fisión nuclear El uranio es bombardeado por neutrones para producir calor. Este calor
puede ser usado para hacer girar una turbina y generar electricidad.
Baterías electroquímicas Las pilas son fuentes portátiles de energía. Una reacción redox produce
energía.
, 1.5. FUENTES DE ENERGÍA RENOVABLES
No se acabarán porque se pueden reponer naturalmente.
Fuente Descripción
Energía solar Una gran cantidad de energía solar llega a la Tierra cada día, pero solo
una pequeña fracción es usada. Las celdas fotovoltaicas convierten la
energía del sol en energía eléctrica.
Eólica El viento es usado para hacer girar una turbina que genera electricidad.
Hidroeléctrica Los ríos son retenidos en presas y el agua fluye desde niveles altos a bajos
a través de una turbina que está conectada a un generador.
De mareas Hace uso de la subida y bajada de las mareas para hacer girar una turbina.
Geotérmica Usa el calor de las rocas bajo tierra. Se puede usar el agua caliente bajo
tierra directamente o ser bombeada hacia abajo para generar vapor, que
es usado para girar una turbina.
Biomasa La energía de las plantas puede ser usada de varias formas: cultivando
árboles y después quemándolos; haciendo crecer caña de azúcar y
fermentar el azúcar para producir etanol; produciendo biogás de materia
en descomposición y quemándolo.
Fusión nuclear Se unen núcleos de hidrógeno que liberan una gran cantidad de energía.
1.6. VENTAJAS Y PROBLEMAS DE LAS FUENTES DE ENERGÍA
Fuente Ventajas Problemas
Energía solar Es gratis y no se acabará en el Se requieren grandes plantaciones de
futuro próximo. No contamina. paneles solares. Los paneles solares son
Puede ser útil en posiciones caros. La producción puede contaminar.
remotas. Depende las condiciones atmosféricas y no
produce electricidad durante la noche.
Combustibles fósiles Es una forma concentrada de Finita. Se generan gases de efecto
energía. Relativamente barata. invernadero. Posibles desastres
Gas y petróleo se pueden ambientales por la extracción de petróleo
transportar fácilmente. crudo. La minería del carbón puede
destrozar ecosistemas.
Fisión nuclear Forma muy concentrada de Residuos radioactivos. Accidentes
energía. No produce gases de nucleares. Dificultad y altos precios para
efecto invernadero al desmantelar una estación nuclear.
reaccionar.
Pilas no recargables Portátiles. Caras. Tiempo de vida limitado. Contienen
metales pesados muy contaminantes.
Pilas recargables Portátiles. Reutilizables. Caras. Tienen que recargarse
frecuentemente.
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, Celdas de hidrógeno Portátiles. No usan El hidrógeno es un gas inflamable y difícil
combustibles fósiles. No de almacenar. Dependen del medio de
producen dióxido de carbono al producción para tener poco impacto como
reaccionar. contaminante.
Fusión nuclear Produce inmensas cantidades No existe ninguna planta funcional
de energía. No produce gases actualmente.
de efecto invernadero. No
produce residuos radioactivos.
2. COMBUSTIBLES FÓSILES
2.1. FORMACIÓN DE COMBUSTIBLES FÓSILES
El carbón se forma a partir de restos de plantas y árboles que cayeron en pantanos hace millones de
años. Estas plantas se cubrieron por capas de sedimento y experimentaron una descomposición
parcial en ausencia de oxígeno, y a una alta presión y temperatura, hasta formar carbón.
El petróleo crudo se formó de organismos marinos (plancton) que murieron hace millones de años
y se hundieron en el fondo del mar, estos se cubrieron de capas de sedimentos y experimentaron
procesos químicos en condiciones de alta temperatura y ausencia de oxígeno hasta convertirse en
petróleo. Es una mezcla compleja de hidrocarburos, incluyendo cadenas lineales y ramificadas de
alcanos, cicloalcanos y compuestos aromáticos. Otros elementos que pueden estar presentes son
nitrógeno, oxígeno y azufre.
El gas natural se forma básicamente de la misma forma que el petróleo y frecuentemente se
encuentra junto a él. Consiste principalmente en metano. Otros hidrocarburos ligeros pueden estar
presentes, así como el sulfuro de hidrógeno.
La formación de combustibles fósiles es un ejemplo de un proceso de reducción. Muchos combustibles
fósiles contienen alcanos saturados. Durante la formación de dichos combustibles, los átomos de
carbono se fueron saturando con hidrógeno y perdiendo enlaces con nitrógeno, azufre y oxígeno
respecto a los que tenían en los organismos vivos. El enlace C-H es relativamente estable y más fuerte
que el enlace C-O, C-S o C-N.
2.2. VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LOS COMBUSTIBLES FÓSILES
Combustible Ventajas Desventajas
Carbón Las reservas durarán cientos de años. Produce gases de efecto invernadero.
Distribuido por todo el mundo. No se transporta fácilmente.
Se puede convertir en gases sintéticos y Combustible sucio: la contaminación
combustibles líquidos. incluye partículas y dióxido de azufre.
Se puede convertir en materia prima.
Barato de producir.
Fuente de energía muy concentrada.
Petróleo Se transporta fácilmente. Produce gases de efecto invernadero.
Es adecuado para los motores de Las reservas se podrían agotar en décadas.
combustión interna. Problemas medioambientales.
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