introducción a la
energía
el termino energía tiene diversas acepciones y definiciones, relaciones con la idea de una capacidad para obrar, transformar, poner en movimiento.
en física, energía se define como la capacidad para realizar un trabajo.
en tecnología y economía, energía se refiere a un recurso natural y la tecnología asociada para explotarla y hacer un uso industrial o económico del mismo.
EL CONCEPTO DE ENERGÍA EN FÍSICA La energía es una magnitud física abstracta, ligada al estado dinámico de un sistema cerrado y que permanece invariable con el tiempo. mas adelante veremos el principio de conservación de la energía ( no se crea ni se destruye, solo se transforma). la energía es una herramienta o abstracción matemática de una propiedad de los sistemas físicos. es la capacidad de los cuerpos para producir cambios en su alrededor. tenemos que tener en cuenta que la medida mas general y común a las diversas formas de movimiento en que se manifiesta la materia es la energía. algunos tipos de energía son la mecánica, potencial, nuclear, electromagnética, gravitacional, térmica... .cada una de estas formas de movimiento son susceptibles de transformarse unos en otros; siendo la energía la que caracteriza la forma física de movimiento así como su posible transformación cualitativa, conservándose, sin embargo, cuantitativamente igual. así pues la energía no es algo externo a la materia, implantada en ella desde el exterior, sino que es una cualidad inherente de la materia.
es mucho mas fácil trabajar con magnitudes escalares, como lo es la energía , que con magnitudes vectoriales como la velocidad y la posición. matemáticamente la conservación de la energía para un sistema es una consecuencia directa de que las ecuaciones de la evolución de ese sistema sean independientes del instante de tiempo considerado, de acuerdo con el teorema de Noether.
todos los cuerpos pueden poseer energía debido a su movimiento, a su composición química, a su posición, a su temperatura, a su masa y a algunas otras propiedades. en mecánica: energía mecánica es la combinación o suma de los siguientes tipos: energía cinética: debida al movimiento; energía potencial, la asociada a la posición dentro de un campo de fuerzas conservativo ( energía potencial gravitatoria o energía potencial elástica ). en electro magnetismo se tiene: energía electro magnética se compone de : energía radiante, energía del campo y energía potencial eléctrica. en termodinámica : energía interna, suma de la energía mecánica de las partículas constituyentes de un sistema. también aparece la energía térmica. física relativista clásica ( relatividad ): energía en reposo es la energía debida a la masa, según la conocida formula de einstein; energía de desintegración, es la diferencia en reposo entre las partículas iniciales y finales de una desintegración; al redefinir el concepto de masa, también se modifica el de energía cinética, ( relación de energía-momento ). física quántica: aquí destacamos la energía del vacío, que es un tipo de energía existente en el espacio incluso en ausencia de materia. química: aquí aparecen la energía de ionización, una forma de energía potencial, que es la energía que hace falta para ionizar una molécula o átomo; la energía de enlace es la energía potencial almacenada en los enlaces químicos de un compuesto. las reacciones químicas liberan o absorben esta clase de energía. si estas formas de energía son consecuencia de interacciones biológicas, la energía resultante es bioquímica, pues necesita de las mismas leyes físicas que aplican a la química, pero los procesos por los cuales se obtienen son biológicos, como norma general resultante del metabolismo. (ATP)
energía potencial: la energía potencial puede definirse solamente cuando existe un campo de fuerzas conservativa, es decir, que cumpla con alguna de las siguientes propiedades: 1. el trabajo realizado por la fuerza entre dos puntos es independiente del camino recorrido. 2. el trabajo realizado por la fuera para cualquier camino cerrado es nulo. 3. cuando el rotor de F es cero ( sobre cualquier dominio). se puede demostrar que todas las propiedades son equivalentes. la energía potencial en un punto arbitrario se define como la diferencia de energía que tiene una partícula en el punto arbitrario y otro punto fijo llamado "potencial cero".
magnitudes relacionadas
la energia se define como la capacidad de realizar un trabajo. energía y trabajo son equivalentes y, por tanto, se expresan en las mismas unidades. el calor es una forma de energía, por lo que también hay una equivalencia entre unidades de energía y de calor. la capacidad de realizar un trabajo en una determinada cantidad de tiempo es la potencia.
la energía como recurso natural
en tecnología y economía, una fuente de energía es un recurso natural, así como la tecnología asociada para explotarla y hacer un uso industrial y económico del mismo, la emergía en si misma nunca es un bien para el consumo final sino un bien intermedio para satisfacer otras necesidades en la producción de bienes y servicios. la explotación de la energía abarca una serie de procesos, que varían según la fuente empleada:
extracción de la materia prima ( uranio, carbón, petróleo... )
procesamiento de la materia prima (enriquecimiento de uranio, refino del petróleo...)
transporte, almacenamiento y distribución de la materia prima, hasta el punto de utilización.
transformación de la energía ( por combustión, fisión ... )
para la electricidad, además:
generación de electricidad, por lo general mediante turbinas. almacenamiento y/o distribución de la energía consumo. también tenemos que destacar la gestión de los residuos como punto importante en la energía.
economía energética
la disponibilidad de la energía es un factor fundamental para el desarrollo y el crecimiento económico. la aparición de una crisis energética desemboca irremediablemente en una crisis económica. la utilización eficaz de la energía, así como el uso responsable, son esenciales para la sostenibilidad. en la actual situación mundial, son varias las voces que abogan por reducir el consumo energético y de recursos naturales.
- informe sobre los limites del desarrollo del club de roma (1972)
- teoría del pico de hubbert, sobre el agotamiento del petróleo.
la unidad de medida de la energía en el sistema internacional de unidades es el Julio, que equivale a newton x metro.
otras unidades:
CALORÍA: es la cantidad de energía térmica necesaria para elevar la temperatura de agua de 14,5 a 15,5 grados centígrados. 1 Julio equivale a 0,24 calorías.
FRIGORÍA: es la unidad de energía utilizada en refrigeración y es equivalente a absorber una caloría.
TERMIA: prácticamente en desuso, es igual a 100.000 calorías o a un Mcal.
KILOVATIO HORA: (k.o.) usada habitualmente en electricidad. y sus derivados MWh, Mw. año.
CALORÍA GRANDE: usada en biología, alimentación y nutrición. 1 Cal=1 Kcal.=1000 cal.
TONELADA EQUIVALENTE DE PETRÓLEO: 41840000000 julios= 11622 kWh.
TONELADA EQUIVALENTE DE CARBÓN= 29300000000 julios=8138,9kWh.
TONELADA DE REFRIGERACIÓN.
ELECTRONVOLTIO: (eV) es la energía que adquiere un electrón as ser acelerado por una diferencia de potencial en el vacío de 1 voltio. 1eV= 1,602176462 * 10-19 julios.
BTU, british thermal unit.
