1.1 Concepto de energía

El concepto de energía es bastante abstracto y de hecho no se introdujo en los orígenes de la Física sino hasta mediados del siglo XIX. Sin embargo, es un concepto muy importante que permite explicar muchos fenómenos en la naturaleza.

Las estrellas que vemos durante la noche nos hacen saber que existen gracias a su emisión de energía en forma de luz, los volcanes son una manifestación de la energía acumulada en el interior de nuestro planeta y las plantas son capaces de aprovechar la energía de la luz solar para sintetizar materia orgánica. Nosotros y muchos otros seres vivos sin embargo extraemos energía para movernos, por ejemplo, de los alimentos que tomamos. La misma luz solar que sirve de fuente de energía en el proceso de la fotosíntesis genera vientos que son aprovechados por los windsurfistas para moverse o por las centrales eólicas para generar electricidad. Del interior de la Tierra se extraen combustibles fósiles como el petróleo que almacenan gran cantidad de energía y cuya combustión permite por ejemplo el movimiento de grandes aviones. Como ves, en la naturaleza se producen múltiples transformaciones o cambios.

Pues bien,...

Importante

La energía es una propiedad de los cuerpos o sistemas relacionada con su capacidad para producir cambios en otros cuerpos o sistemas o en ellos mismos.

La unidad de energía, trabajo y calor es el Julio, que definiremos en el próximo apartado.

Existen distintos tipos de energía, pero todas ellas verifican una serie de características comunes:

  • La energía se transfiere. La energía se presenta en formas diversas, y en un proceso de cambio puede transformarse de una forma a otra y entre los cuerpos intervinientes. Existen dos formas posibles de transferir energía entre cuerpos: de forma mecánica, mediante la realización de un trabjo mecánico, y de forma térmica, mediante lo que se llama calor.
  • La energía se conserva en todos los procesos. Aun cuando la energía se transfiera en un proceso, la cantidad total existente es siempre constante. En otras palabras: "La energía no se crea ni se destruye, sólo se transforma".
  • La energía se degrada. No toda la energía es igualmente aprovechable: mientras que podemos utilizar prácticamente toda la energía almacenada en una batería para hacer funcionar nuestro teléfono móvil, al quemar unas ramas de madera únicamente una pequeña fracción puede aprovecharse de forma útil. Mientras que muchas formas de energía pueden transformarse íntegramente en energía térmica, la energía térmica no puede transformarse sino en pequeños porcentajes en otros tipos de energía. Por ello se puede decir que la energía térmica es un tipo de energía degradada.

Por tanto, la calidad de una forma de energía puede evaluarse como la capacidad que presenta para realizar trabajo.

Importante

Existen dos formas posibles de transferir energía entre cuerpos:

  • De forma mecánica, mediante la realización de un TRABAJO MECÁNICO.
  • De forma térmica, mediante el intercambio de CALOR.

Pre-conocimiento

Imagen de Smutzer, dominio público
La física moderna ha demostrado que energía y materia están íntimamente relacionadas; de hecho, ambas son distintas manifestaciones de un mismo concepto, pudiéndose convertir materia en energía y viceversa.
 
Fue Albert Einstein quien estableció la famosa ecuación que las relaciona:

en la cual E es la energía, m la masa y c la velocidad de la luz en el vacío, que es constante e igual a 300000 km/s (3·108 m/s).
 
Una consecuencia de esta relación es la posibilidad de obtener grandes cantidades de energía a partir de los procesos nucleares, como las reacciones de fisión (centrales nucleares) y de fusión (estrellas, bombas nucleares), en las que existe una pérdida de masa que se transforma en energía.

AV - Reflexión

Si dejamos botar una pelota de baloncesto ¿por qué alcanza menos altura en cada uno de los botes?