Examen Tema 2 — La energía

Duración orientativa: 60 minutos · Puntuación total: 10 puntos

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Parte 1 – Conceptos (3 puntos)

1. (0,5) Define energía y enuncia la ley de conservación.

2. (1,0) Diferencia entre transformación, transferencia y transporte de energía. Pon un ejemplo de cada una.

3. (1,0) Explica por qué el calor y el trabajo no son formas de energía.

4. (0,5) ¿Qué quiere decir que la energía se degrada? ¿En qué forma suele aparecer la energía degradada?

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Parte 2 – Cálculos (4 puntos)

5. (1,0) Una bicicleta y su ciclista tienen una masa total de 80 kg y se mueven a 36 km/h. Calcula su energía cinética.

6. (1,0) Una grúa eleva un contenedor de 400 kg desde el suelo hasta una altura de 18 m a velocidad constante. (g = 9,8 m/s²) a) ¿Qué trabajo realiza la grúa? b) ¿Qué energía potencial gana el contenedor?

7. (1,0) Una manzana de 200 g cae libremente desde una rama a 5 m del suelo. Despreciando el rozamiento del aire, halla la velocidad con la que llega al suelo.

8. (1,0) Un motor eléctrico consume 800 J y produce 560 J de energía cinética. Calcula su rendimiento. ¿Qué cantidad de energía se ha degradado?

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Parte 3 – Conversión de unidades (1 punto)

9. (1,0) Realiza: a) 2 500 cal a J b) 4,2 kJ a cal c) 0,8 kWh a kJ

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Parte 4 – Análisis y aplicación (2 puntos)

10. (1,0) Indica las transformaciones de energía que se producen en una central hidroeléctrica.

11. (1,0) Una persona afirma: «las energías renovables son siempre mejores y deberíamos abandonar las no renovables ya». Argumenta dos ventajas y dos limitaciones de las renovables que matizan esta afirmación.

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SOLUCIONES

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Parte 1

1. Energía es la capacidad de un cuerpo para producir cambios en sí mismo o en otros. La energía ni se crea ni se destruye, solo se transforma, se transfiere o se transporta.

2.

• Transformación: cambia de forma. Ej.: panel solar (radiante → eléctrica).
• Transferencia: pasa de un cuerpo a otro. Ej.: chocar dos bolas de billar.
• Transporte: viaja por el espacio. Ej.: las ondas de radio o la luz solar.

3. Calor y trabajo describen el proceso por el que se transfiere energía, no una propiedad almacenable. Un cuerpo no contiene calor (contiene energía térmica); el calor es la transferencia de esa energía hacia otro cuerpo más frío.

4. Significa que parte de la energía deja de poder utilizarse para producir cambios útiles. Suele aparecer como calor disipado al entorno (rozamientos, aparatos eléctricos…).

Parte 2

5. v = 36 km/h = 10 m/s E_c = ½ · 80 · 10² = ½ · 80 · 100 = 4 000 J = 4 kJ

6. a) El peso es F = m·g = 400 · 9,8 = 3 920 N W = F · d = 3 920 · 18 = 70 560 J ≈ 70,6 kJ b) E_p = m · g · h = 400 · 9,8 · 18 = 70 560 J (coincide con el trabajo, como debe ser).

7. m·g·h = ½·m·v² → v = √(2·g·h) = √(2 · 9,8 · 5) = √98 ≈ 9,9 m/s

8. η = (560 / 800) · 100 = 70 % Energía degradada = 800 − 560 = 240 J

Parte 3

9. a) 2 500 · 4,184 = 10 460 J b) 4 200 / 4,184 = ≈ 1 003,8 cal c) 0,8 · 3 600 = 2 880 kJ

Parte 4

10. Cadena en una hidroeléctrica:

1. Agua embalsada → E_p gravitatoria.
2. Al caer por la conducción → E_c.
3. Mueve la turbina → E mecánica rotacional.
4. Conectada al generador → E eléctrica.

11. Ventajas:

• Recurso prácticamente inagotable a escala humana.
• No emiten CO₂ durante la generación; impacto ambiental directo bajo.

Limitaciones:

• Dependen de las condiciones geoclimáticas (sol, viento, lluvia) → producción intermitente.
• Aportan energía a un ritmo menor que las no renovables, lo que dificulta cubrir todo el consumo actual sin almacenamiento.
• Algunas tienen un impacto local importante (presas, parques eólicos en zonas de aves, fabricación de paneles…).