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Efa Moratalaz PCPI – Ámbito Científico-Tecnológico

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LA ENERGÍA

La energía es una propiedad de los cuerpos que permite que se produzcan cambios en ellos mismos o en otros cuerpos. Es la capacidad que tiene un cuerpo de realizar un trabajo. En el SI la unidad de energía es el julio (J). Otra unidad es la caloría (cal). (1 cal = 4,18 J)

Es importante no confundir el concepto de energía con el de fuerza, que es una interacción entre dos cuerpos. Tampoco hay que confundir energía y calor (Q) o energía y trabajo (W).

Existen diferentes formas de energía:

 La energía interna: es una forma de energía que depende de la composición química del cuerpo y de su temperatura. Es la suma de la energía química y la energía térmica de un cuerpo.

■ Energía química: depende de la masa y la composición química del cuerpo. Es la energía asociada a las reacciones químicas.

■ Energía térmica o calorífica: es proporcional a la masa del cuerpo y a su temperatura. Es la suma de las energías cinéticas de las partículas que forman el cuerpo.

 La energía cinética: es la energía que poseen los cuerpos por el hecho de estar en movimiento. Es una magnitud escalar, independiente de la dirección y sentido de la velocidad. La energía cinética depende de:

■ La cantidad de materia que se mueve (masa). La energía cinética es directamente proporcional a la masa del cuerpo.

■ El estado de movimiento (velocidad). La energía cinética es directamente proporcional al cuadrado de la velocidad del cuerpo.

Ec = ½ m . v2 (masa en kg; velocidad en m/s y energía en J)

 La energía potencial gravitatoria: es la energía que posee un cuerpo por la posición que ocupa con respecto a la superficie terrestre. El valor de la energía potencial gravitatoria depende de la masa del cuerpo y de su altura con respecto al nivel que hayamos tomado como referencia.

Ep = m . g . h (masa en kg; gravedad = 9,8 m/s2; altura en m y energía en J)

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 La energía mecánica: es la que se debe a la posición y al movimiento de un cuerpo. Es la suma de las energías cinética y potencial de un cuerpo. En el movimiento de un cuerpo su energía mecánica se mantiene constante. Durante la caída de un cuerpo desde cierta altura se produce un cambio de energía potencial gravitatoria a energía cinética, pero el valor de ambas (la energía mecánica) se mantiene constante, si el rozamiento es despreciable.

Em = Ec + Ep

Algunos tipos de energía mecánica son la energía hidráulica, eólica y mareomotriz.

Propiedades de la energía:

 Transformación de la energía: consiste en la capacidad que presenta la energía de transformarse en los cambios de una forma a otra. Para analizar qué tipo de transformaciones se han producido será necesario analizar el estado inicial y final del sistema.

“La energía no se crea ni se destruye; sólo se transforma”. De este modo, la cantidad de energía inicial es igual a la final.

 Conservación de la energía: La ley de la conservación de la energía constituye el primer principio de la termodinámica y afirma que la cantidad total de energía en cualquier sistema aislado (sin interacción con ningún otro sistema) permanece invariable con el tiempo, aunque dicha energía puede transformarse en otra forma de energía. En resumen, la ley de la conservación de la energía afirma que la energía no puede crearse ni destruirse, sólo se puede cambiar de una forma a otra. (En las transformaciones energéticas la cantidad total de energía, antes y después de la transformación, es siempre la misma)

 Degradación de la energía: “La energía se degrada continuamente hacia una forma de energía de menor calidad (energía térmica)”. La energía se ha degradado, pero la cantidad total de energía al final del proceso es igual que al inicio: la energía se conserva. (Una energía es de buena calidad si es fácilmente aprovechable y de mala calidad si requiere complicados mecanismos de aprovechamiento).

 Transferencia de energía: Los cuerpos, al ponerse en contacto, pueden intercambiar energía; es decir, la energía puede pasar de unos cuerpos a otros. Esta transferencia se puede llevar a cabo de dos formas: el calor y el trabajo.

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Calor: es la energía transferida entre dos cuerpos o diferentes zonas de un mismo cuerpo que están a diferente temperatura. La energía transferida pasa siempre del cuerpo de mayor temperatura al de menor temperatura, hasta que ambos cuerpos se encuentren en equilibrio térmico.

La unidad utilizada en el SI para medir la cantidad de calor es la caloría (cal), que se define como la cantidad de calor necesaria para elevar o disminuir la temperatura de 1 gramo de agua en 1 ºC.

No hay que confundir el calor como energía que se intercambia entre los cuerpos con las sensaciones físicas de calor y frío.

La cantidad de calor transferida depende de la masa de los cuerpos, su calor específico y la diferencia de temperatura entre los mismos.

El calor específico es la energía necesaria para elevar 1 ºC la temperatura de un gramo de materia o sustancia. El calor específico es un parámetro que depende del material y relaciona el calor que se proporciona a una masa determinada de una sustancia con el incremento de temperatura.

Diferencias existentes entre calor y temperatura: El calor siempre se refiere a una energía en tránsito de un cuerpo a otro; la temperatura no es energía, sino una magnitud física que nos sirve para medir el nivel de energía interna que tiene un cuerpo. La unidad utilizada en el SI es el Kelvin (K). También se puede medir en Celsius (ºC) y en Farenheit (F).

Tª ºC / 100 = (Tª F – 32) / 180 Tª K = Tª ºC + 273

El calor puede transferirse entre los cuerpos de tres formas distintas:

 Conducción térmica: consiste en la transmisión del calor a través de un medio material que permite su paso. Los sólidos son mejores conductores del calor que los líquidos y éstos, a su vez, son mejores que los gases. Entre

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