“La Energía: Fuente para la Vida”
Parte #5
LA MEDIDA DE LA ENERGÍA
Hay muchas situaciones en las que se necesita conocer cuánta energía se está transformando de una forma a otra. Por ejemplo, la compañía eléctrica necesita saber cuánta energía eléctrica consumen sus clientes. En la mayoría de los experimentos científicos hay que hacer medidas de energía. Un contador es un aparato que mide la energía. La unidad normalizada de energía es el julio (J), que debe su nombre a James Joule. Pero se puede medir la energía en muchas otras unidades. Una caloría se define como la cantidad de calor que se necesita para elevar la temperatura 1 gramo de agua en 1°C. La potencia es la velocidad a la que la energía es transformada. El vatio (W) es la unidad de potencia y su nombre se debe a James Watt. Un vatio de potencia quiere decir que se está transformando 1 julio de energía por segundo. Por tanto, un aparato electrodoméstico de potencia 1000 W es capaz de convertir 1000 J (1kJ) de energía eléctrica en la misma cantidad quería calorífica cada segundo. Si se deja el aparato encendido una hora, consumiría 3600 kJ, o 1 kilowatio-hora (1kWh) de energía eléctrica.
LA AGUJA DEL CONTADOR
La forma de energía más utilizada es la electricidad, y hay muchas maneras de medirla. Cuando se trabaja como circuitos eléctricos suele ser importante saber cuánto electricidad está circulando (corriente) y cuánta energía es capaz de suministrar cada unidad de electricidad (voltaje). La mayoría de los contadores para media electricidad funcionan transformando una pequeña porción de la electricidad en magnetismo y haciendo que la fuerza magnética resultante mueva una aguja que está sobre una escala. Este contador de finales de 1800 fue uno de los primeros en hacer medidas fiables de la corriente y el voltaje.
UN COMBUSTIBLE MUY ARDIENTE
Los distintos combustibles en liberan distintas cantidad de energía química en forma de calor. Esto es alcohol metílico, que se utiliza como combustible hornillos. El alcohol, butano, propano y queroseno son todos combustibles domésticos. La gasolina otro combustible muy común, se utiliza fundamentalmente los motores de los coches. Un litro de gasolina produce unos 40 millones de julio cuando se quema por completo. La mayoría de esta energía se transforma en calor inmediatamente, lo que hace que sea un combustible muy conveniente para los motores.
EL JULIO DE ENERGÍA
El julio es la unidad internacional de energía. Para levantar una manzana que pesa 100 gramos a 1 metro de altura hay que gastar 1 julio energía. Si se deja que desde la misma distancia, el julio de energía potencial que posee se transforma en 1 julio de energía cinética mientras cae, y después 1 julio de energía calorífica y sonora al golpear contra el suelo. Una bombilla de 60W transforma 60 julios de energía eléctrica en energía calorífica y luminosa cada segundo. Esta energía es suficiente para levantar 60 manzanas aún altura de 1 metro. El Sol produce 39000 billones de julios de energía radiada al espacio cada segundo.
ENERGÍA PARA LAS COMUNICACIONES
Toda forma de comunicación requiere energía, para construir el mensaje y para enviarlo. Una persona que hace otras señales con la mano necesita energía para mover la mano. La energía de la luz transporta a la otra persona la imagen de la mano que se mueve. Debido a esta necesidad de energía, la comunicación a larga distancia era muy difícil antes del uso de la electricidad, que facilita y hace más rápida la comunicación. El telégrafo fue la primera forma de comunicación a gran escala que hacía uso de la electricidad. Uno de los primeros telégrafos se construyó en 1873. Consistía en una serie de agujas de brújula que giraban cuando la corriente pasaba por un hijo. A lo largo del siglo siguiente se desarrollaron muchos aparatos eléctricos para la comunicación. En la década de 1880 se inventó el teléfono, y s uso se extendió rápidamente por todo el mundo. A principios del siglo XX las ondas de radio se utilizaban para la comunicación a grandes distancias. Desde los años 1930 la comunicación por radio ha pasado a formar parte de la vida cotidiana, y los satélites han conseguido que la comunicación con cualquier parte del mundo sea fácil y rápida.
SEÑALES DE HUMO
Antes de que se inventara el telégrafo las comunicaciones a través de grandes distancias eran difíciles. Una forma de hacer llegar un mensaje más allá de dónde podía alcanzar la voz era por medio de señal de humo, aunque sólo eran útiles en las horas centrales del día. Se utilizaban en muchas partes del mundo: China Australia y América del Norte por la noche, cuando las señales de humo no pueden verse, utilizaban la luz de las hogueras para enviar los mensajes. Había muchos otros métodos para comunicarse a grandes distancias que no necesitaban la electricidad como el sonido de los tambores o la señalización con banderas.
MORSE Y SU CÓDIGO
Samuel Morse (1791-1870) era un artista y científico norteamericano que hizo contribuciones importantes a las telecomunicaciones. En 1838 puso en marcha el código Morse para mandar mensajes a grandes distancias vía telégrafo. El código Morse todavía se utiliza. Cada una de las letras del alfabeto se representa por una combinación de pulsos eléctricos. Unos son más cortos y se llama se llaman “puntos” y otros más largos y se llaman “rayas”, y se producen en los aparatos transmisores. Los pulsos se pueden recibir de varias maneras. La más común es en forma de pitidos, que se producen en un aparato que te convierte los pulsos eléctricos en sonidos de mayor o menor duración. Ésta es la llave de Morse N° 1, que envía un punto o raya cuando se presiona la manivela. Este aparato utilizaba en el servicio de telégrafo del Reino Unido.
COMO TECLEAR UN MENSAJE
En la década 1850 el Telégrafo de Hughes se utilizaba mucho, fundamentalmente en Francia. Lo habían inventado David Hughes, de Kentucky, EUA. La rueda impresora, que contiene las letras del alfabeto, imprime una tecla en el papel cuando se presiona una de las 28 teclas. A la vez, se produce un contacto lento y se manda un pulso de energía eléctrica por la línea de telégrafo a otra máquina exactamente igual, que imprime el mismo mensaje.
LA COMUNICACIÓN POR TELÉFONO
Alexander Grahama Bell (1847-1922) trabajó desde principios de la década 1870 para desarrollar un aparato que convirtiera las vibraciones de la voz humana en señales eléctricas que se pudieran mandar muy lejos. En febrero de 1876 registró su invento, el teléfono, en la Oficinas de Patentes Americana, justo unas horas antes que otro inventor, Elisha Gray (1835-1901), que había inventado un aparato similar. Este teléfono es uno de los primeros diseños Bell.
COMUNICACIONES POR SATÉLITE
La primera señal enviada por ondas electromagnéticas fue transmitida en la década 1890 des entonces se ha desarrollado muchos inventos se pueden transmitir palabras imágenes a cualquier parte del mundo mandando, energía en forma de ondas de radio satélites como éste de la NASA qué gira en una órbita alrededor de la Tierra. Los satélites envían energía de vuelta la Tierra, donde se recibe en los lugares que se espera información. Esto ocurre en tan sólo un segundo y se puede mandar varios mensajes a la vez a través del mismo satélite.
LA ENERGÍA DE LAS ONDAS
Cuando un péndulo oscila tiene una cantidad fija de energía que va combinando de energía potencial en los extremos a cinética en el centro de su movimiento. El ritmo al que oscila es su frecuencia. Un objeto que oscila puede transmitir parte a toda su energía a otros objetos por el movimiento de una onda. Por ejemplo cuando se hace que el agua oscile, la energía de la oscilación se tiende al agua que está a su alrededor por medio de una onda, ya que cada molécula afecta sus vecinas. El sonido se transmite de forma parecida. En la década de 1860 James Clerk Maxwell en (1831-1879), descubrió que las ondas de luz son oscilación de energía electromagnética en movimiento. También predijo la existencia de otras ondas electromagnéticas, cuya existencia demostró posteriormente Heinrich (1857-1894).
ANATOMÍA DE UNA ONDA
Un corte de una onda en el agua nos enseña su estructura. Las crestas y valles se ven en aquellos puntos en los que el agua esta desplazada por encima o por debajo del nivel normal el agua. La altura de una cresta se llama amplitud de una onda. La amplitud disminuye según se desplaza la onda y la energía se propaga por extensión cada vez mayor. El agua sube y baja, pero no se desplaza con la onda. Sólo energía se desplaza.
EXPERIMENTOS CON ONDAS
Este colorido experimento que recibe el nombre de anillos de Newton, demuestra qué la luz es movimiento ondulatorio. Los colores que se ven son debido a la interferencia, fenómeno que se produce con ondas. Unos tornillos mantienen unidas dos láminas de vidrío que refleja la luz en sus superficies. Cuando se combinan dos ondas luminosa, sus cresta y valles se combinan de forma que en algunos puntos su efecto se suma y en otros se contrarresta. Cuando las ondas de agua interfieren el agua se agita. De igual modo, las interferencias de luz producen áreas oscuras y luminosas en este experimento.
RADIACIÓN ELECTROMAGNÉTICA
James Clerk Maxwell era un brillante matemático y físico que continuo la labor de Michael Faraday en el campo del electromagnetismo. Expreso los descubrimientos de Faraday en forma matemática y sus cálculos indicaban que la luz era una energía que cambiaba de electricidad a magnetismo y viceversa. Sus cálculos también indican que existían otros tipos de ondas electromagnéticas con frecuencia mayores y menores que la de la luz. En 1888 el físico alemán Heinrich Hertz produjo y detectó su laboratorio ondas electromagnéticas de baja longitud de onda, lo que confirmaba las ideas de Maxwell. Estas ondas se conocen ahora como onda de radio y forman parte del espectro electromagnético que Maxwell había predicho.
ONDAS DE RADIO PARA LA COMUNICACIÓN
El científico italiano Guillermo Marconi (1874-1937) fue el pionero de las comunicaciones por radio. Se dio cuenta de que las ondas electromagnéticas que había descubierto Hertz se podían utilizar para transmitir información. El 11 de diciembre de 1901 Marconi transmitió una señal desde Cornwall (Reino Unido) a Newfoundland, una distancia de 3300km. Pronto se vio que la radio era un medio muy efectivo para comunicarse. Desde entonces la energía de la radiación electromagnética sea utilizada para transportar grandes cantidades de información incluso, imágenes de televisión.
LA ENERGÍA DE LAS ONDAS SONORAS
Cuando se golpea un diapasón éste oscila a una frecuencia determinada y perturba el aire que esta a su alrededor con la misma frecuencia. La energía de esta perturbación se extiende a través del aire en forma de onda sonora. Una parte de esta onda llegan al micrófono; allí esta energía sonora hace oscilar una bobina, en la que se genera una pequeña corriente eléctrica. La bobina se mueve adelante y atrás por lo que la corriente generada cambia de dirección con la misma frecuencia y pasa, en forma de una onda, a través de los cables que van al osciloscopio. El osciloscopio es como instrumento utilizado para probar circuitos electrónicos, muestra en la pantalla las oscilaciones de la corriente que le llega.
Hasta aquí llegamos con esta parte, espero les haya gustado al igual que las anteriores.
BIOGRAFÍA BASE
Biblioteca de la ciencia ilustrada “energía” primera edición, Fernández, 1998
Las imágenes son tomadas de la biblioteca y editadas en PowerPoint.
Aquí mi Corazón.
Final Español: #
Final ingles:#