Almacenamiento de energía térmica
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El término “energía térmica” se utiliza de forma imprecisa en diversos contextos de la física y la ingeniería. Puede referirse a varios conceptos físicos bien definidos. Entre ellos se encuentran la energía interna o entalpía de un cuerpo de materia y la radiación; el calor, definido como un tipo de transferencia de energía (al igual que el trabajo termodinámico); y la energía característica de un grado de libertad,
En termodinámica, el calor es la energía transferida hacia o desde un sistema termodinámico por mecanismos distintos al trabajo termodinámico o a la transferencia de materia[1][2][3] El calor se refiere a una cantidad transferida entre sistemas, no a una propiedad de un sistema concreto, o “contenida” en él[4] Por otro lado, la energía interna y la entalpía son propiedades de un sistema concreto. El calor y el trabajo dependen de la forma en que se produce la transferencia de energía, mientras que la energía interna es una propiedad del estado de un sistema y, por tanto, puede entenderse sin saber cómo ha llegado la energía a él.
En una explicación mecánica estadística de un gas ideal, en el que las moléculas se mueven de forma independiente entre colisiones instantáneas, la energía interna es la suma total de las energías cinéticas de las partículas independientes del gas, y es este movimiento cinético la fuente y el efecto de la transferencia de calor a través de la frontera de un sistema. Para un gas que no tiene interacciones de partículas, excepto las colisiones instantáneas, el término “energía térmica” es efectivamente sinónimo de “energía interna”. En muchos textos de física estadística, la “energía térmica” se refiere a
Ejemplos de energía térmica
El hombre ha dominado muchas artes, desde la talla intrincada de artefactos hasta la construcción de máquinas balísticas. La producción de energía mediante la quema de combustibles como el carbón, el petróleo o el gas natural fue uno de esos logros que iluminaron nuestras vidas. Los generadores térmicos u hornos especialmente diseñados producen esta maravillosa electricidad térmica. Las centrales térmicas queman combustibles para hervir agua y producir vapor. El vapor se utiliza entonces para hacer girar una turbina que está conectada a un generador que teje la electricidad. Encender una luz o un ventilador parece muy fácil, pero ¿sabe cómo se fabrica la electricidad? Es hora de que nos asomemos al funcionamiento de una central térmica.
Una caldera, como su nombre indica, es un lugar donde se hierve el agua para producir vapor. Está formada por unos 160 kilómetros de tuberías, todas ellas soldadas entre sí para que el calor fluya mejor del fuego al agua. Un gran horno de 14 pisos de altura proporciona el calor necesario al agua. El depósito de la parte superior recoge el vapor para enviarlo a una turbina de alta presión.
Una vez que la turbina ha consumido toda la energía del vapor, éste se envía a un condensador. El condensador convierte el vapor sobrante en agua y una bomba lo devuelve a la caldera. Así se completa el ciclo de la caldera.
Energía cinética
La energía geotérmica se produce por el calor del interior fundido de la Tierra. Esta energía se aprovecha para generar electricidad cuando se inyecta agua en el subsuelo y vuelve en forma de vapor (o agua caliente, que luego se convierte en vapor) para accionar una turbina en un generador de energía eléctrica.
Los recursos geotérmicos de temperatura moderada a baja también se utilizan para calentar edificios directamente y para proporcionar calefacción a través de sistemas de calefacción urbana en los que el calor se distribuye a las residencias y edificios comerciales desde una fuente central. La mayoría de los yacimientos geotérmicos de Estados Unidos se encuentran en los estados del oeste, Hawai y Alaska, donde los límites entre las enormes placas de la corteza terrestre proporcionan una concentración de actividad geológica que atrapa el calor generado por la desintegración nuclear de elementos radiactivos.
Aunque Estados Unidos genera más electricidad a partir de la energía geotérmica que cualquier otro país del mundo, en 2015 representaba una pequeña fracción del 1% de nuestro suministro total de energía. Se espera que esa fracción crezca a un ritmo del 4,9% anual de aquí a 2040, cuando se prevé que represente hasta el 4,6% de la generación de electricidad. Pero su contribución total al consumo energético de Estados Unidos seguirá siendo inferior al 1% en un futuro próximo.
Fórmula de la energía térmica
Existen tres tipos de transferencia de energía térmica: conducción, radiación y convección. La convección es un proceso cíclico que sólo se produce en los fluidos. Las moléculas de agua en el fondo de una olla calentada comienzan a moverse más rápido y luego se dispersan. Estas moléculas excitadas ascienden; el agua más fría y densa cae. El proceso se repite entonces.
Hay tres tipos de transferencia de energía térmica: conducción, radiación y convección. La convección es un proceso cíclico que sólo se produce en los fluidos. Las moléculas de agua en el fondo de una olla calentada comienzan a moverse más rápido y luego se dispersan. Estas moléculas excitadas ascienden; el agua más fría y densa cae. El proceso se repite.
La energía de la luz es una forma de radiación electromagnética. La luz proporciona la energía para la fotosíntesis. La luz también puede ser un producto de ciertas reacciones químicas, como la combustión. Una vez que la energía luminosa se libera, no puede volver a utilizarse en la misma forma.
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