Los combustibles fósiles acaba de perder la guerra contra la energía renovable

Fuentes de energía renovable

En la discusión de la energía, el concepto fundamental es el de trabajo que se define como el movimiento en contra de una fuerza de oposición. La energía es la capacidad para hacer el trabajo. Un objeto que se desplaza a gran velocidad e impactando en otro objeto pueden hacer más trabajo puede conducir el objeto más lejano en contra de una fuerza de oposición-que en el mismo objeto que se mueve lentamente. Esta contribución a la energía, la energía atribuido al movimiento, se llama energía cinética. La energía cinética de un objeto de masa m que viaja a una velocidad de υ es ½ mυ2. Un objeto puede tener también la energía en virtud de su posición. Un objeto de alto por encima de la superficie de la Tierra tiene más energía (se puede hacer más trabajo) de uno en su superficie. Esta contribución a la energía total, la energía debido a la posición, se llama energía potencial. La relación entre la posición del objeto y de la energía potencial depende de la naturaleza del campo de fuerza que experimenta. La energía potencial de un cuerpo de masa m en una altura h sobre la superficie de la Tierra es mgh, donde g es la aceleración de caída libreen la ubicación.

Más importante que la química es la energía potencial de una carga cerca de otro cargo. La energía potencial de Coulomb de la carga q 1 a una distancia r de un q2 carga está dada por q1 q2 / 4πε0 r, donde ε0 es una constante fundamental llamado la permitividad del vacío. La energía también se almacena en el campo electromagnético en forma de fotones. La energía de un fotón de radiación de frecuencia υ es hv, donde h es la constante de Planck. La energía se conserva; es decir, la suma de las energías cinética y potencial de un solo cuerpo permanece constante siempre que esté libre de influencias externas (fuerzas). Por lo tanto, un peso que cae se acelera: La caída implica una reducción de la energía potencial y la aceleración implica un aumento de la energía cinética; la suma, sin embargo, es constante.

Una generalización (que puede ser interpretada como una implicación) de la conservación de la energía es la primera ley de la termodinámica, que se centra en una propiedad de un sistema de muchos cuerpos llamada la energía interna. La energía interna puede ser interpretado como la suma de todas las energías cinética y potencial de todas las partículas que comprenden el sistema. La primera ley de la termodinámica establece que la energía interna de un sistema aislado es constante. La primera ley está estrechamente relacionado con la conservación de la energía, pero se reconoce la posibilidad de la transferencia de energía en forma de calor, que está fuera del alcance de la misma mecánica. La teoría de la relatividad especial establece que la masa de un cuerpo es una medida de su energía: E = mc 2, donde c es la velocidad de la luz. Es decir, la energía y la masa son equivalentes y interconvertibles. Los cambios en la masa se pueden medir sólo cuando cambios en la energía son considerables, que en la práctica significa comúnmente para los procesos nucleares.

En química a menudo nos ocupamos de la transferencia de energía de un lugar (por ejemplo, un recipiente de reacción) a otro (el entorno de ese buque). Un modo de transferencia está haciendo el trabajo. Por ejemplo, el trabajo se realiza cuando gases desprendidos en una reacción de empujar de nuevo una pared móvil (por ejemplo, un pistón) contra una fuerza opuesta, como que, debido a la atmósfera externa o un peso al que está unido el pistón. Otro modo de transferencia es en forma de calor. El calor es la transferencia de energía que se produce como resultado de una diferencia de temperatura entre un sistema y sus alrededores cuando los dos están separados por una pared diatérmico (una pared que permite el paso de la energía en forma de calor). Una pared de metal es diatérmico; una pared con aislamiento térmico no es diatérmico. Finalmente, la energía puede dejar un sistema en forma de radiación electromagnética, por ejemplo como en quimioluminiscencia-la emisión de radiación de estados moleculares materia en energía excitados producidos en el curso de una reacción química, y como resultado detransiciones espectroscópicas. Podemos concentrarnos en los dos primeros modos de transferencia, trabajo y calor.

A nivel molecular, el trabajo es la transferencia de energía que hace uso o impulsa el movimiento ordenado de las moléculas en los alrededores. El movimiento uniforme de los átomos en un pistón accionado de nuevo mediante la expansión de gas es un ejemplo de movimiento molecular ordenada. Por el contrario, el calor es la transferencia de energía que hace uso de o provoca el movimiento desordenado en los alrededores. Cuando se dice que una reacción química da hacia fuera el calor, nos referimos a que la energía abandona el recipiente de reacción y estimular el movimiento térmico (movimiento molecular aleatorio) en los alrededores.

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La energía de un sistema químico se almacena en las energías potenciales y cinéticas de los electrones y los núcleos atómicos. Esta energía almacenada se refiere a veces como la energía química; Sin embargo, esto es sólo una forma abreviada de referirse a las energías cinética y potencial de todas las partículas en un elemento o compuesto. La energía interna de un sistema cambia cuando una reacción química se produce porque los electrones y los núcleos se depositan en diferentes disposiciones, como en el cambio de las asociaciones de los átomos de H y O en la reacción 2H2 (g) O2 (g) → 2H2O (g) . La energía liberada en una reacción química puede ser transferido a los alrededores (y puesto en uso) en una variedad de formas, independientemente de la forma en que la energía acumulada en el primer lugar. Por lo tanto, la energía puede escapar en forma de calor y ser usado para elevar la temperatura de los alrededores, incluyendo el aumento de la temperatura del agua que se emplea entonces en una turbina para hacer el trabajo. La energía también puede escapar como trabajo. El trabajo se puede realizareléctricamente, como cuando los electrones son conducidos a través de un circuito externo y se utiliza para conducir un motor eléctrico.

Los núcleos atómicos son también centros de almacenamiento de energía como resultado de sus estructuras internas. Esta energía se libera cuando los nucleones (protones y electrones) experimentan reordenamiento y por lo tanto cambian la fuerza de sus interacciones. Los cambios en la energía son tan grandes, que dan lugar a cambios medibles de la masa. Para todos los procesos químicos, los cambios en la adquisición de acompañamiento masa o pérdida de energía son totalmente insignificante.

Las sociedades modernas se basan en una variedad de fuentes de energía para calentar los hogares, propulsar vehículos de transporte, y la producción de bienes de refugio, alimentación, salud y entretenimiento. Algunas de estas fuentes son renovables, mientras que otros no son renovables. Una fuente de energía renovable, por ejemplo, la energía solar, es uno que es prácticamente inagotable en la escala de tiempo humano. Una fuente de energía no renovable, por ejemplo, gas natural, es uno que puede ser consumido por completo (durante toda una vida o durante varias vidas) o agotada hasta el punto de que ya no es económico para la humanidad para obtenerlo. Alrededor del 80 por ciento de la energía comercial se obtiene a partir de tres tipos de combustibles: petróleo, carbón y gas natural. Cuando estos combustibles se queman en el aire que liberan energía. Se llaman combustibles fósiles, ya que se cree que han formado a partir de los restos de plantas y animales sometidos a calor y presión durante millones de años.

El gas natural es una mezcla de metano (CH4), del 60 al 90 por ciento, y pequeñas cantidades de otros hidrocarburos gaseosos, incluyendo etano (C2H6), propano (C3H8), y butano (C4H10). Se valora porque se quema más caliente y produce menos contaminación del aire que otros combustibles fósiles. La combustión completa de una sustancia de hidrocarburos produce dióxido de carbono y agua. Se ha estimado que en 2001, 2,39 billones de metros cúbicos de gas natural se consume en el mundo, con un estimado de las reservas restantes de 150 billones de metros cúbicos.

De aceite (también referido como petróleo) es una mezcla líquida compleja de sustancias orgánicas, principalmente de hidrocarburos que contienen de cinco a dieciséis átomos de carbono. La mayor parte de petróleo crudo, una vez retirado de un pozo, se envía por tubería a una refinería, donde se destila para separar en la gasolina, combustible de calefacción, aceite diesel, y asfalto. El uso de catalizadores en el proceso de refinado aumenta el rendimiento de la gasolina.

El carbón es el combustible fósil más abundante, que comprende 80 por ciento de las reservas de combustible de los Estados Unidos y 90 por ciento de los del mundo. Es una mezcla compleja de compuestos orgánicos y es en cualquier lugar desde 30 hasta 95 por ciento de carbono en peso. También contiene compuestos de azufre. Cuando se quema el carbón, el azufre se convierte en dióxido de azufre, un contaminante del aire problemático. La descripción de carbón como de alta calidad se basa en la que tiene un contenido de azufre bajo y alto contenido de carbono. lignito (carbón pardo) tiene bajo contenido de carbono y produce la menor cantidad de energía en la combustión (alrededor de 15 kJ / g). El carbón bituminoso (hulla) tiene un mayor contenido de carbono y produce más energía. Es el carbón más ampliamente utilizado. carbón de antracita (carbón) tiene el más alto contenido de carbono y calor (alrededor de 30 kJ / g), pero los suministros de que están limitados en la mayoría de los lugares. En 2001, 4,41 millones de toneladas métricas de carbón se consumen en todo el mundo, con reservas estimadas de 985 millones de toneladas métricas. (Una tonelada métrica es de 1.000 kilogramos[2.679 libras]).

La combustión de combustibles fósiles produce dióxido de carbono, un gas que atrapa el calor. Durante los últimos 250 años (desde el inicio de la revolución industrial), el aumento del uso de combustibles fósiles ha provocado la concentración atmosférica de dióxido de carbono para aumentar en un factor de alrededor del 25 por ciento. Ahora se cree generalmente que este aumento se ha producido más altas temperaturas globales un fenómeno llamado efecto invernadero.

energía nuclear comercial es generado por las reacciones de fisión nuclear. Cuando los neutrones lentos huelga núcleos de uranio-235 o plutonio-239, estos núcleos se dividen, liberando energía. La energía se utiliza para calentar el agua y mover una turbina, en la producción de energía eléctrica a su vez. Actualmente la energía nuclear suministra más del 16 por ciento de la electricidad total del mundo.

Un reactor nuclear típico utiliza óxido de uranio, cuyo contenido de uranio es aproximadamente el 3 por ciento de uranio-235, y el 97 por ciento de uranio-238, en masa. Durante la reacción de fisión, el uranio-235 se consume y la forma de productos de fisión.