Què és l'Energia? Tipus, Propietats i Conservació | Física
Enviado por Programa Chuletas y clasificado en Física
Escrito el en 
catalán con un tamaño de 23,12 KB
Què és l'Energia?
L'energia és la capacitat que té un cos per produir canvis o transformacions, en si mateix o en altres cossos.
Tipus d'Energia
Depenent de l'origen d'aquesta propietat, un cos té diferents tipus d'energia:
- Energia cinètica: associada al moviment.
- Energia potencial: associada a la posició que ocupa el cos.
- Energia elèctrica: associada al corrent elèctric.
- Energia nuclear: associada al nucli dels àtoms.
- Energia tèrmica: associada a la temperatura i l'estat físic.
- Energia química: associada a la naturalesa de les substàncies.
Fonts d'Energia
Segons la font d'obtenció de l'energia, es classifica com: solar, eòlica, nuclear, hidroelèctrica, calorífica, etc.
Característiques de l'Energia
L'energia té les següents característiques:
- Es transforma: d'un tipus d'energia a un altre.
- Es transfereix: entre diferents sistemes.
- Es conserva: en tots els processos. L'energia total és constant.
- Es degrada: en tots els processos, part de l'energia es transforma en energia tèrmica (considerada menys útil per realitzar treball).
Unitats d'Energia
La unitat d'energia en el Sistema Internacional (SI) és el Joule (J). Altres unitats d'energia habituals són:
- Caloria (cal): 1 cal = 4,18 J
- Quilowatt-hora (kW·h): 1 kW·h = 3,6·106 J
Transferència d'Energia
L'energia d'un cos es manté constant fins que aquest cos interacciona amb un altre i es produeix un intercanvi d'energia.
Aquestes transferències d'energia es poden realitzar de dues formes:
- Treball (W): per l'acció d'una força que produeix un desplaçament.
- Calor (Q): a causa d'una diferència de temperatures.
Important: El treball i la calor són dues formes de transferència d'energia d'uns cossos a altres. No són formes d'energia en si mateixes.
Potència (P)
La potència és la magnitud física que mesura la rapidesa amb què es transfereix o es transforma l'energia, és a dir, la variació d'energia per unitat de temps.
La unitat de potència en el SI és el watt (W).
Una altra unitat de potència molt freqüent és:
- Cavall de vapor (CV): 1 CV = 735 W
Energia Cinètica (Ec)
És l'energia que té un cos pel fet d'estar en moviment; depèn de la seva massa (*m*) i la seva velocitat (*v*):
- L'energia cinètica és una magnitud escalar.
- L'energia cinètica és sempre positiva o nul·la.
Energia Potencial Gravitatòria (Epg)
És l'energia que emmagatzema un cos per estar sotmès a l'acció de la força gravitatòria; depèn del pes (*m·g*) i de la posició (altura, *h*) del cos respecte a un nivell de referència:
Energia Potencial Elàstica (Epe)
És l'energia que emmagatzema un cos elàstic (com una molla) per estar deformat (estirat o comprimit) sota l'acció d'una força elàstica o recuperadora. Si el cos està unit a una molla de constant elàstica *k* i la deformació és *x*, el seu valor és:
- L'energia potencial elàstica sempre és positiva o nul·la.
Energia Mecànica (Em)
L'energia mecànica és la suma de les energies cinètica i potencial (gravitatòria i elàstica) que posseeix un cos en un instant determinat:
Treball (W)
El treball és un procés de transferència d'energia entre dos sistemes, realitzat per l'acció d'una força (*F*) quan provoca o s'oposa a un desplaçament (*Δr*).
El treball realitzat per una força constant sobre un cos que es mou en línia recta és:
El treball, com l'energia, és una magnitud escalar. El seu valor pot ser:
- Positiu: quan la força afavoreix el moviment (0° ≤ φ < 90°). L'energia del sistema augmenta.
- Negatiu: si la força s'oposa al moviment (90° < φ ≤ 180°). L'energia del sistema disminueix.
- Nul: quan F = 0, Δr = 0 o φ = 90° (la força és perpendicular al desplaçament). No hi ha transferència d'energia mitjançant treball.
La unitat de treball en el SI és el Joule (J), igual que l'energia.
Treball Total
Si sobre un cos actua més d'una força, el treball total (Wtotal) és igual a la suma algebraica dels treballs realitzats per cadascuna de les forces que hi actuen, o bé el treball realitzat per la força resultant:
Teorema de l'Energia Cinètica
“El treball total realitzat sobre una partícula és igual a la variació d'energia cinètica que experimenta la partícula.”
Forces Conservatives i Energia Potencial
Força Conservativa
Una força és conservativa si compleix les següents propietats:
- El treball que realitza per moure un objecte entre dos punts només depèn de les posicions inicial i final, i és independent del camí seguit.
- Si el recorregut seguit és tancat (posició inicial = posició final), el treball realitzat per una força conservativa és nul.
- A tota força conservativa se li pot associar una energia potencial. Exemples: força gravitatòria, força elàstica.
El treball realitzat per una força conservativa és igual a la disminució de l'energia potencial associada a aquesta força: Wcons = -ΔEp
Conservació de l'Energia
Principi de Conservació de l'Energia Mecànica
“Quan totes les forces que realitzen treball sobre un cos són conservatives, la seva energia mecànica es manté constant.”
Eminicial = Emfinal
Ecinicial + Epinicial = Ecfinal + Epfinal
Forces No Conservatives
Quan existeixen forces no conservatives (com el fregament o la resistència de l'aire) que realitzen un treball no nul, l'energia mecànica no es conserva. El treball realitzat per les forces no conservatives és igual a la variació de l'energia mecànica:
Wno cons = ΔEm = Emfinal - Eminicial
Un cas freqüent de força no conservativa és la força de fregament, el treball del qual és sempre negatiu (s'oposa al moviment). La seva presència suposa una pèrdua d'energia mecànica, que generalment es dissipa en forma de calor. Per això, el fregament és una força dissipativa.