Energía: un concepto fundamental
El concepto de energía es uno de los conceptos fundamentales en la ciencia. El término se utiliza en el lenguaje popular, pero no siempre de forma correcta. Cuántas veces hemos escuchado “estudia con energía”, “en la habitación existe energía positiva”.
En nuestro derredor ocurren cambios de muy diversa índole: variaciones de temperatura, formación de vientos, cambios de los estados de agregación de los cuerpos, elaboración de alimentos, transformación y producción de variados materiales, funcionamiento de múltiples equipos, etc. Pese a la variada naturaleza de estos cambios, en todos ellos se pone en juego cierta cantidad de energía.
Para cambiar las propiedades de un sistema es preciso poner en juego cierta cantidad de energía, por ejemplo: los alimentos poseen energía, cuando los ingerimos, es la que empleamos los seres humanos para realizar diversas actividades, además de emplearla para realizar las funciones vitales del organismo (fig a). Otro ejemplo es la energía que posee un auto en movimiento, esta se evidencia fatalmente cuando ocurre un accidente (fig b), donde no solo se han producido cambios en la forma, la velocidad y otras propiedades del auto, sino en las personas u otros cuerpos involucrados en la interacción. Las corrientes de aire (viento) poseen energía. El viento es capaz de poner en movimiento las aspas de los generadores eólico (fig c) utilizados para la generación de electricidad.
fig a |
fig b |
fig c |
Definición : Energía
La energía caracteriza la capacidad de los sistemas para cambiar las propiedades de otros sistemas o las propias.
Mientras mayor sea el cambio producido, mayor será la energía puesta en juego.
: Unidades de medida
En el Sistema Internacional de unidades la unidad de medida de energía es el joule y se representa "J".
En algunos textos de Física el concepto de energía tiene un enfoque mecánico y la definen como: la capacidad de los sistemas de realizar trabajo.
Formas de energía
Existen tres formas básicas en que se presenta la energía: cinética, potencial y radiante
: Energía cinética
Todo cuerpo que está en movimiento respecto a otros tiene la capacidad de provocar cambios en ellos sobre otros cuerpos o en ellos mismos. A este tipo se le conoce como energía de movimiento o, más comúnmente, energía cinética (Ec).
Para calcular la energía cinética se utiliza la expresión:
: Energía potencial
Hay situaciones en que los cuerpos poseen energía y no es debido al movimiento que realiza, pues en ocasiones se encuentra en reposo.
Pensemos en un cuerpo que se encuentra en reposo a cierta altura en relación con la tierra, por ejemplo, una mazana que se encuentra sobre la mesa. En este caso se dice que la manzana posee energía potencial ¿Sucederían cambios si ella se cayera desde esa altura?
Durante la caída varía su posición y su velocidad, pero también pudiera romperse y aplastarse. Luego, la manzana que se encuentra a esa altura tiene la capacidad de producir cambios, sin embargo la energía que posee debido a la altura la tiene en forma latente, como si estuviera "almacenada", lista para ponerse en juego una vez que caiga.
Algo similar ocurre con los combustibles, ellos tienen esa misma capacidad en forma latente, basta con encender un fósforo y acercárselo para que se se ponga en juego la energía que poseen.
En todos los casos en que la energía esté de forma latente tiene su origen en las fuerzas ejercidas entre dos o más objetos, se llama energía de interacción o energía potencial (Ep).
: Energía radiante
La energía radiante está relacionada con el campo electromagnético, la figura (a) representa el espectro de ondas electromagnética, en él se ejemplifican diferentes tipos de radiaciones. El resto de las imágenes son algunos ejemplos de esta clasificación. Son muchas las aplicaciones de este tipo de energía, por ejemplo, en el campo de la medicina, como técnica de diagnóstico y terapéutica, en el funcionamiento de diferentes equipos de uso domésticos, el radar para la localización de objetos, en el estudio del universo por medio de los radiotelescopios, etc.
En la vida se utilizan otras clasificaciones de formas de energía, que en última instancia corresponden a una u otra de las formas básicas estudiadas.
Energía interna
Los cuerpos como un todo pueden poseer energía cinética y/o potencial, cuando hacemos referencia a la energía que poseen las partículas que los componen se emplea el término de energía interna.
Por ejemplo: Cuando suministramos calor a un cuerpo aumenta su energía interna. Mientras mayor sea la energía cinética de las partículas que constituyen al cuerpo como un todo, mayor será la temperatura del cuerpo.