¿Qué es la energía?
Su semántica alude a la capacidad de trabajo. Se entiende entonces por energía a la existencia de una fuerza capaz de generar una acción, de ejecutar un trabajo capaz de movilizar, transformar o mantener funcionando a un objeto.
La energía, en síntesis, es una propiedad que le permite a cualquier cuerpo ejecutar un trabajo determinado.
En la Física se asocia con la capacidad que tiene cualquier cuerpo de producir o realizar un trabajo, un movimiento o una acción.
¿Dónde se encuentra la energía?
En nuestra día a día, está presente la energía de muchas formas.
Inclusive, cuando nosotros, los seres humanos ejecutamos actividades tan cotidianas como respirar, alimentarnos, hacer ejercicios o estudiar, muchas veces no somos capaces de advertir a, conciencia plena, los variados procesos de transformación de energía involucrados en las actividades que realizamos a lo largo de nuestra vida.
Tampoco están exentos el resto de seres vivos que habitan el planeta. Podemos identificar muchas formas de energía a nuestro alrededor.
O la energía solar, presente en el proceso de fotosíntesis que desarrollan todas las plantas cuando convierten la energía solar en energía química, con ayuda de agua y dióxido de carbono (CO2).
Otra manifestación de energía, denominada cinética, la comprobamos cuando vamos en un vehículo en marcha y de pronto el conductor activa los frenos. En ese instante, sentimos el empuje del movimiento cinético que traía nuestro cuerpo antes del frenazo.
¿Cómo se genera energía?
Y a nivel químico, la energía también está presente cuando quemamos un trozo de madera, o cuando descomponemos el agua mediante corrientes eléctricas.
Todo cuerpo material, cuando pasa de un estado a otro, genera fenómenos físicos con representación de alguna transformación de la energía presente.
¿Cuáles son las propiedades y características de la energía?
La termodinámica, rama de la Física que estudia cómo la energía crea o genera movimiento, establece en la Ley de conservación de la energía, un principio básico fundamental que reza lo siguiente: “la energía no se crea ni se destruye, solo se transforma”.
Dicho de otra forma, podemos afirmar que la energía puede transformarse de una forma a otra o transferirse de un cuerpo a otro, pero permanece en su conjunto estable.
También es bueno aclarar que la energía no tiene peso, forma, color ni olor. Pero veamos cuáles son las características más importantes de la energía:
- Se conserva. Esta característica esencial llamada principio de la conservación de la energía, implica que la energía permanece constante cuando pasa de un cuerpo a otro, pero no se crea ni se destruye.
- Se transforma y presenta de muchas formas, que incluso, pueden cambiar entre ellas. El caso de la energía química de una batería de celular que se convierte en energía eléctrica es muy clarificador de esta cualidad.
- Se transporta. Esto, por ejemplo, ocurre cuando movilizamos combustibles fósiles por tuberías (petróleo) o usamos tendidos eléctricos para transportar la electricidad.
- Se almacena. Puede mantenerse en baterías o en pilas.
- Se transfiere, cuando por ejemplo, la pasamos de un cuerpo a otro al mezclar agua caliente con agua fría.
- Se degrada, porque una vez que se utiliza ya no puede aprovecharse más. Al usarse en determinada transformación pierde parte de su utilidad, pierde calidad.
- No puede aparecer ni desaparecer, pero si cambia de cuerpo o forma.
Cómo se manifiesta la energía
La energía puede manifestarse en en tres grandes grupos:
Energía potencial
Otros casos de energía potencial lo tenemos en la energía potencial elástica de un resorte comprimido; o en la gravitatoria presente en las masas de agua de una central hidroeléctrica.
Asimismo, cuando encendemos una hornilla de gas natural para calentar agua en una cocina doméstica, ocurre una liberación de energía almacenada en el combustible que usamos para transmitir energía calórica al agua y provocar el alza de la temperatura.
Energía cinética
Igualmente, poseen energía cinética las masas de vapor que mueven generadores de electricidad en centrales eléctricas, termoeléctricas y electronucleares.
Energía térmica
La energías térmica es la energía interna de un cuerpo y se manifiesta siempre en forma de calor. Y es que en todos los elementos, los átomos que conforman las moléculas se encuentran en permanente movimiento o vibración.
Con ayuda del astro Sol obtenemos energía térmica en abundancia.
Energía eléctrica
La energía eléctrica se produce por el movimiento de cargas eléctricas en el interior de materiales conductores. Se manifiesta con los siguientes efectos: lumínico, térmico y magnético.
En la actualidad, la energía eléctrica se obtiene mayormente en centrales termoeléctricas donde se queman combustibles fósiles como carbón o petróleo, generando calor, pero también mucha contaminación.
Energía química
La energía química se produce cuando una sustancia de naturaleza química experimenta una transformación causada por una reacción también de tipo química.
Cuando se forman o rompen enlaces químicos, está implícita la presencia de energía que puede ser absorbida o evolucionar hacia otro sistema.
Se almacena en la materia, debido a la composición de su estructura interna. Los alimentos, combustibles fósiles y algunos materiales, como madera y el carbón, tienen energía química. Esta puede ser liberada en una reacción química.
Las pilas o baterías son los elementos más conocidos donde se almacena energía química, la cual permite que se obtengan movimientos mecánicos o eléctricos.
Energía lumínica
Tiene varias formas de manifestarse: se comporta como una onda, como si fuera materia, o es capaz de arrancar electrones de los metales. Sin embargo, lo más común o normal es que se manifieste como una onda.
En síntesis, la energía lumínica se considera una forma de energía electromagnética, pero no debe confundirse con la energía radiante, ya que sus longitudes de onda no comparten igual energía.
Energía radiante
Su característica primordial es que se propaga en el vacío, sin que requiera soporte o ayuda alguna y se transmite en unidades denominadas fotones.
Energía sonora
Energía nuclear
La energía nuclear o atómica es la energía almacenada en el núcleo de los átomos, la cual se libera gracias a una reacción físico-química donde se parte el núcleo de un átomo, obteniéndose con esta operación una gran cantidad de energía.
Esta energía trabaja en las reacciones nucleares de fisión y de fusión.
Cómo funcionan las centrales nucleares (de forma muy básica)
- Las centrales nucleares producen electricidad aprovechando la energía que desprenden los átomos de uranio, proceso que provoca una fisión al ser bombardeados con neutrones.
- El uranio es un mineral presente en la naturaleza. Posee tres tipos de isótopos, uno de los cuales, el U-235 es inestable y de una ínfima proporción de 0,71 %. Se usa para generar electricidad mediante la llamada fisión nuclear.
- Pero como la proporción del llamado uranio U-235 para generar electricidad es muy pequeña, se somete antes a un proceso de enriquecimiento muy costoso.
Cómo funciona la fisión
- La fisión produce calor, porque la temperatura se eleva hasta 325 °C, con el objetivo de convertirse en vapor.
- Este vapor pasa a través de un intercambiador que transfiere el calor a una reserva de agua que se devuelve otra vez al reactor en forma líquida. Esta agua de la llamada reserva se convierte en vapor, pasa por una tubería y mueve una turbina, que a su vez acciona un alternador que produce la energía eléctrica.
- Con la ayuda de un transformador la corriente aumenta de 25.000 a 400.000 voltios, antes de ser enviada a la red eléctrica para su distribución en hogares y fábricas.
- Dentro del reactor, se instalan barras de control a base de carburo de boro que impiden un número indiscriminado de fisiones, para evitar que el recipiente explote.
Otra forma de aprovechamiento, se obtiene mediante reacciones de fusión nuclear. Aquí el proceso es inverso porque se fusionan dos núcleos diferentes que conforman un único núcleo atómico.
¿Qué tipos de energía hay?
Hay diversos tipos de energía, analizadas en el campo de la Física, Química y de la Tecnología. Algunas de las más importantes son las siguientes:
- Energía cinética: es la energía de un cuerpo en movimiento causado por la velocidad.
- Energía potencial: es la energía de un cuerpo en función de la posición que ocupa en un sistema determinado.
- Energía mecánica: es producto de la combinación de la cinética y la potencial.
- Energía electromagnética: está conformada por la energía radiante, calórica y eléctrica.
- Energía nuclear o atómica: es la energía generada gracias a la desintegración de los núcleos de los átomos.
- Energía de ionización: es la energía necesaria para ionizar un átomo o molécula, usada en la Química, junto a la energía de enlace, almacenada en los enlaces químicos de un compuesto.
En el ámbito de la tecnología, la energía se asocia a un determinado tipo de recurso natural y la tecnología que se utiliza para extraerla, transformarla y darle un uso industrial para que genere desarrollo económico. Dentro de esta área, tenemos dos grandes grupos de energías:
Energías renovables
Provienen de fuentes naturales disponibles, como la energía eólica, originada por la acción del viento.
O la energía solar, disponible actualmente en muchos hogares para hacer uso de la electricidad, gracias a la instalación de placas solares recargables. También se ha desarrollado mucho la energía hidráulica, a partir del recurso hídrico, o la atómica.
La mayor ventaja comparativa que tienen las energías renovables es que NO ocasionan daños en el medio ambiente.
En países industrializados (especialmente europeos) se aprecia una creciente preocupación por el uso de tecnologías basadas en el uso, por ejemplo, de la energía solar, así como la producción creciente de vehículos eléctricos para reducir emisiones contaminantes.
Energías no renovables
Sus reservas no son ilimitadas, todo lo contrario: pueden agotarse. Provienen de fuentes agotables, finitas que deben extraerse de capas profundas de la corteza terrestre, donde quedaron atrapados restos de plantas y animales prehistóricos.
Las energías no renovables aunque igualmente han contribuido de forma sustancial a mejorar las condiciones de vida de los países, también es verdad que generan, al mismo tiempo, daños en muchas ocasiones irreversibles al medio ambiente.
Y aun cuando se apliquen inclusive tecnologías avanzadas para proteger a la madre Tierra durante los procesos de exploración, extracción y refinación de petróleo, en su composición físico-química están presentes agentes altamente tóxicos o contaminantes que generan daños gravísimos al hábitat, que comprometen la existencia misma de la humanidad entera.
Por ello, urge sustituir al petróleo como fuente principal energética que mueve la economía mundial.
¿Cómo se manifiesta la energía?
La energía se puede manifestar de diversas maneras. Veamos las más relevantes. Estas son: