La energía y sus tipos
En nuestro lenguaje cotidiano cuando escuchamos la palabra energía la asociamos con dinamismo, movimiento, capacidad, fuerza y otros conceptos que utilizamos en nuestra vida diaria. A veces decimos "estoy bajo de energía" para expresar que no tenemos deseo de hacer alguna actividad, como si nos faltaran fuerzas para realizarla. Intuitivamente asociamos energía con la ausencia de ese algo que nos impulsa a realizar algún trabajo o actividad.
Los deportistas saltan, se mueven, corren tras un balón, impulsan una bola con un bate o raqueta. Ellos realizan actividades que requieren de una fuente de energía (los alimentos), la cual transforman en actividades dinámicas para lograr sus objetivos deportivos. Esa transformación se refleja en calor y movimiento.
Las actividades deportivas son un ejemplo de consumo y transformación de energía
La cocción de los alimentos implica también el uso de energía (en este caso calórica) que se obtiene a partir de un combustible tal como gas, leña o electricidad (resistencias eléctricas). También podemos cocinar utilizando un microondas o incluso una cocina solar. De esa manera generamos una transformación en los alimentos mediante la aplicación de calor a partir del uso de diferentes fuentes de energía.
El proceso de cocción de alimentos implica también un proceso de
consumo y transformación de energía.
El Sol, nuestra principal fuente de energía.
El Sol es nuestra principal fuente de energía
Sin duda alguna el Sol es la principal fuente de energía para el ser humano. Consumimos alimentos (animales y vegetales) para obtener energía. Las plantas transforman la energía radiante proveniente del Sol en energía química a través de un procesos denominado fotosíntesis. Ellas, a su vez, se transforman en alimento para los animales y el ser humano.
El carbón y el petróleo también provienen de plantas y animales que hace miles o millones de años se alimentaron de otros animales y vegetales que en algún momento recibieron su energía del Sol.
La energía eléctrica que usamos en nuestros hogares también tiene su origen en la energía solar. Bien sea a través de centrales hidroeléctricas, termoeléctricas o plantas solares. La primera usa la energía del caudal de los ríos (energía hidráulica) cuya dinámica parte de la evaporación del agua de océanos, lagos, mares o ríos. Este vapor de agua se condensa en la atmósfera y se precipita en forma de gotas de agua o nieve para convertirse en torrentes de agua que, finalmente, alimentarán a las centrales hidroeléctricas. Las plantas termoeléctricas obtienen energía calórica del carbón o de los derivados del petróleo para convertirla en energía eléctrica. Las plantas solares utilizan paneles o celdas solares que atrapan y convierten la energía radiante del Sol en energía eléctrica.
Ley de la conservación de la energía
Durante el proceso de fotosíntesis se transforma la
energía lumínica en energía química
Esta ley fue creada por Antoine Lavoiser (también conocida como principio de Lavoiser). En ella se afirma que "la energía ni se crea ni se pierde, solo se transforma" . En los ejemplos anteriores pudimos observar como se aplica esta ley en nuestro día a día. La energía solo sufre transformaciones, no surge de la nada.
Un ejemplo de esta ley es cuando encendemos la TV, necesita energía eléctrica para funcionar, y esta energía se convierte en energía calórica (produce calor), lumínica (su pantalla ilumina) y sónica (produce sonidos). Cuando encendemos una lámpara la energía eléctrica que le suministramos se convierte en energía calórica (desprende calor) y lumínica (ilumina). En otras palabras la energía recibida por estos sistemas se transforma en otros tipos de energía.
Cuando encendemos una lámpara se convierte energía eléctrica en energía calórica y lumínica.
¿Qué es la energía?
Después de la anterior explicación se puede decir que la energía es la capacidad que tiene la materia para realizar un trabajo, entendiendo como materia todo aquello que tiene masa y ocupa un lugar en el espacio, y, el trabajo, como capacidad para realizar un cambio, una transformación, un movimiento en la materia.
En el ejemplo previo sobre la TV podemos observar que tomamos energía eléctrica para realizar un trabajo, es decir convertimos la energía suministrada en imagen, sonido y calor, generando por tanto un cambio en las condiciones iniciales (TV apagada) para que cumpla la función para la cual fue diseñada.
Cuando realizamos una actividad física, por ejemplo correr o bailar, estamos realizando un trabajo para el cual necesitamos energía. Nuestros músculos toman la energía obtenida a partir de los alimentos (animales o vegetales), los que ha su vez la han obtenido de la energía solar. Este es un claro ejemplo donde confluyen los conceptos de energía, trabajo y el principio de conservación de la energía.
Tipos de energía
En los párrafos anteriores se mencionaron algunos tipos de energía existente. A continuación se presentará una lista de las principales y una breve descripción de ellas:
Energía luminosa o lumínica: la energía luminosa es aquella que es generada y transportada por ondas electromagnéticas que pueden ser captadas a través de la vista. Esta energía es una forma de energía radiante. Ejemplos. la luz del Sol, el fuego, la luz emitida por una bombilla, etc.
El Sol es la principal fuente de energía lumínica
Energía radiante: también se conoce como energía o radiación electromagnética y es la energía que poseen las ondas electromagnéticas (conocidas también como luz). Las ondas electromagnéticas son ondas de campo eléctrico y magnético. Se puede propagar a través del vacío y su transmisión se realiza a través de fotones.
Ejemplos de de energía radiante:
- Ondas de TV
- Ondas de radio
- Luz visible
- Microondas
- Rayos ultravioleta (UV)
- Rayos x.
Los rayos X son una forma de energía radiante
Energía eléctrica: es el tipo de energía que se produce por la diferencia de potencial entre dos puntos. Si esos dos puntos se unen con un material conductor se generará un movimiento de cargas eléctricas a través de dicho material, produciendo lo que se denomina corriente eléctrica.
Ejemplos de este tipo de energía:
- Los relámpagos
- La iluminación en una ciudad
- Las luces de nuestro coche
- Los televisores
En las ciudades hay múltiples ejemplos del uso
de la energía eléctrica.
Los relámpagos son un ejemplo de energía eléctrica.
Energía calórica: también conocida como energía térmica o calorífica, y es la energía que se produce por el movimiento interno de las partículas de la materia (átomos, iones y moléculas). Los principales movimientos que caracterizan estas partículas son: rotación, traslación y vibración. En la medida que estos movimientos son más intensos mayor será la energía calórica liberada o producida. La temperatura es un indicador de la cantidad de energía calorífica que tienen un cuerpo: a mayor temperatura mayor energía térmica tendrá.
Ejemplos de energía térmica:
- El cuerpo humano
- El Sol
- Las chimeneas
- Los hornos de cocción
- Las resistencias eléctricas
- La planchas
Una chimenea genera energía térmica o calórica
Las planchas para el cabello aprovechan
la energía térmica para fines estéticos
Energía química: es aquella energía que se produce o libera durante los procesos de reacción química, entendiendo por reacción química aquel proceso donde dos o más sustancias (reactivos) entran en contacto o se combinan para generar otra u otras sustancias distintas (productos).
Ejemplos donde podemos observar la energía química:
- Las baterías
- La combustión
- La corrosión u oxidación de los metales
- Las explosiones
- Los fuegos artificiales
La energía eléctrica generada por las baterías es
producto de una reacción química.
Los fuegos artificiales son otro ejemplo de energía química.
Energía eólica: es la energía que se produce aprovechando la energía cinética o movimiento de los vientos. El hombre ha usado esta energía para bombear agua, mover embarcaciones, moler granos o producir energía eléctrica. La energía eólica es una de las denominadas energías alternativas.
Parque eólico para generar electricidad.
Molino de viento
Energía geotérmica: es la energía que aprovecha el calor interno de la tierra (agua caliente y vapor), y se ha usado durante miles de años. Se utiliza para generar electricidad o para calefacción. En algunas zonas de los Estados Unidos se hace circular el agua caliente proveniente de la tierra para descongelar las carreteras en época de invierno. Además de Estados Unidos, Islandia y otros países usan la energía geotérmica de manera más intensiva.
Geiser (fuente de agua caliente) en Islandia.
Energía nuclear: es la energía contenida o almacenada en el núcleo del átomo. Ésta energía puede ser liberada mediante dos procesos: la fusión y la fisión. En el primero de ellos se unen los núcleos de dos átomos livianos para formar uno más pesado y liberar una gran cantidad de energía térmica o calórica. Los átomos livianos o ligeros son aquello que tienen una masa atómica pequeña, por ejemplo el átomo de Hidrógeno. En el segundo proceso (fisión) el núcleo de un átomo pesado se divide o rompe liberando (al igual que en la fusión) una gran cantidad de energía térmica.
Ejemplos de uso de la energía atómica:
- En plantas nucleares para producir energía eléctrica
- En bombas atómicas (fines bélicos)
- Calefacción urbana
- Medicina (diagnóstico y tratamiento de enfermedades, esterilización de equipos, etc.)
- Detección y análisis de contaminantes ambientales
- Hidrología y climatología
- Control de calidad en la industria
- Exploración espacial (las naves espaciales y sondas interplanetarias usan el radioisotopo plutonio - 238 como fuente de energía eléctrica y su vida útil es de 87,7 años)
Planta de energía nuclear
Equipo de medicina nuclear (mamógrafo)
Energía sonora o acústica: la energía sonora es la energía que se transmite a través de las ondas del sonido. Por ejemplo cuando golpeamos una puerta de madera se genera energía sonora a partir de las ondas emitidas por la madera producto de los golpes recibidos por nuestra mano. Las ondas sonoras se propagan a través del medio sólido, líquido y gaseoso. Cuando tocamos una guitarra el sonido se transporta a partir de la vibración generada en las cuerdas y amplificadas por la caja de resonancia de dicho instrumento. Cuando cantamos se generan también ondas sonoras producidas por las cuerdas vocales y amplificadas por nuestros resonadores naturales. En ambos casos las ondas se propagan a través del aire. Otra aplicación de la energía sonora es en la medicina y la industria con los equipos de ultrasonido.
Otro ejemplos de energía sonora:
- Las alarmas de los autos
- Los ruidos en general
Durante el canto se emiten ondas sonoras (energía sonora)
Los instrumentos musicales emiten ondas sonoras
Equipo de ultrasonido para fines médicos
Energía gravitacional: es la energía que se produce como consecuencia de la fuerza de gravedad, entendiendose como fuerza de gravedad la atracción que se genera entre dos cuerpos que tienen masa. Si soltamos un cuerpo en el aire de inmediato caerá como consecuencia de la atracción gravitatoria.
Ejemplos de energía gravitatoria:
- Las mareas producto de la atracción gravitatoria de la Luna
- La gotas de lluvia que son atraídas por la Tierra
- La fuerza de atracción entre los planetas
Una persona cae como consecuencia de la atracción gravitatoria
Una nave espacial necesita de una fuerza de propulsión
para vencer la energía gravitatoria
Energía mecánica: la energía mecánica es aquella que depende de la posición y el movimiento de un cuerpo. Esta energía resulta de la suma de la energía potencial (producto de la posición) y energía cinética (producto de su movimiento). Por ejemplo, cuando lanzamos una pelota al aire sale esta de la mano con cierta cantidad de energía cinética (velocidad) y mientras se eleva su velocidad disminuye hasta hacerse cero al alcanzar su altura máxima. En este punto la energía potencial es máxima. Cuando comienza a descender su velocidad se incrementa y la energía potencial disminuye hasta hacerse cero al tocar el suelo.
Ejemplos de energía mecánica:
- Una carro de una montaña rusa
- Una central hidroeléctrica (La energía potencial del agua se convierte en energía cinética y finalmente en energía eléctrica)
- Un péndulo (en su punto más bajo el péndulo tiene energía cinética máxima y energía potencial cero)
Central hidroeléctrica Hoover (EEUU). Produce
4500 millones de kilovatios - hora al año.
En el péndulo podemos observar la variación
de la energía potencial y cinética.
Las fotografías y el video son cortesía de PIXABAY.COM
Las ilustraciones fueron hechas por el autor del blog
