Energía que se Transforma: ¿Cómo funciona? [Concepto + Guía]

 

¿Qué es la energía?

En su sentido más amplio, la energía es la capacidad de producir algún cambio en un sistema, en sí mismo, o en otros.

Estos cambios, físicos y químicos, implican desplazamiento, calor, luz, variaciones de estado y reacciones químicas diversas.

En Física,  la energía es definida como la capacidad para realizar un trabajo.  Esto significa la capacidad que tiene de mover un objeto de un lugar a otro.

Se divide o clasifica en energías cinética y potencial, un dúo perfecto que genera grandiosas transformaciones.

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¿Por qué decimos que la energía se transforma?

Como ya hemos advertido en las explicaciones precedentes, la energía es una propiedad de todos los cuerpos que puede transformarse al cambiar su estado o posición.

Posee tres grandes propiedades fundamentales.

Veamos cómo funcionan:

  1. La energía total de un sistema aislado siempre se conserva. De allí que en el Universo no existe creación o destrucción de energía.
  2. Otra propiedad inherente a la energía, es que puede transmitirse de unos cuerpos a otros, mediante procesos que ocurren entre los cuerpos o sistemas, que provocarán cambios en forma irreductible.
  3. Y la tercera propiedad, muy importante, le permite a la energía transformarse de unas formas a otras, cualidad clave que ha sido aprovechada por el hombre a lo largo de la historia de la humanidad.

Por lo tanto, resumimos tres palabras claves de la energía que la caracterizan.  La energía se conserva, se transmite y se transforma. 

¿Por qué se conserva la energía?

Para comprender mejor este principio, antes debemos revisar lo siguiente:

En su clasificación, tenemos  dos grandes tipos de energía: cinética y potencial,  un dúo perfecto que genera grandiosas transformaciones.

Energía cinética

La energía cinética proviene, en su acepción etimológica, del griego kineo, que significa movimiento.

Cualquier cuerpo en movimiento tiene la capacidad de mover a otro. Todos los objetos que se mueven contienen energía y a ésta se la reconoce como energía cinética.[/note]

Por ejemplo:
Un ejemplo o experimento clásico es el de pelotas en colisión.

La pelota A se mueve en dirección a otra pelota B, en reposo o quietud total. La pelota A está cargada de energía cinética, que se manifiesta cuando se mueve.

Pero después de que choca con la pelota B, ambas estarán moviéndose, ­ lo que significa que ahora las dos pelotas tienen energía cinética.

Es más. Si sumamos la energía de la pelota A + B obtendremos que ambas tienen ahora energía cinética. Por eso la energía se conserva, no se destruye.

Energía potencial

La energía potencial  no es tan visible  y por eso se dificulta más comprender cómo opera.

Lo primero que debe entenderse es que esta energía de alguna manera encuentra almacenada, o más bien disponible. Puede, como ya se ha visto, transformarse en energía cinética. Pero es mejor ver otro ejemplo que grafique en forma sencilla la explicación de cómo funciona la potencial.

Por ejemplo:
En lo más alto de una torre, sostenemos una pelota.

Como ésta no se mueve, está en reposo, eso significa que la energía cinética está en 0, no existe. Pero si soltamos la pelota, si la dejamos caer, inmediatamente comenzará a moverse y adquirirá energía cinética.

La pregunta que nos hacemos entonces es: ¿Pero de dónde nace/surge esta energía?

Evidentemente, la energía no puede salir de la nada. ¿De dónde salió esa energía cinética que puso la pelota en movimiento?

 Aquí es cuando aparece la gravedad. 

pelota energía se transformaEsa pelota, en principio, no llegó sola al punto más alto de la torre. Alguien  usó su energía para subir la escalinata y llevarla a la cúspide de la torre,  en contra de la fuerza de gravedad, a fin de llevar la pelota hasta su destino. En el trayecto, la energía de la pelota iba aumentando en forma progresiva.

Esa energía, la que tiene el potencial de moverse y convertirse en cinética, es la potencial, que para ser más exactos, se denomina energía potencial gravitatoria, la cual depende de la masa de la pelota, el valor de la aceleración de gravedad (indica cuán rápido acelera en caída libre)  y la altura.

Esta energía quedó almacenada en la pelota y cuando la soltamos, se transforma en cinética.

¿Qué se debe cumplir para que la energía se conserve?

ley de la conservación de la energíaVamos a desmenuzar ahora el principio universal de la energía, donde se indica que no se crea, ni se destruye sino que se transforma.

 ¿Cómo digerimos mejor este postulado? 

Si volvemos al ejemplo de la pelota que llevamos hasta el punto más alto de la torre, ya comprendimos que se manifiesta la cinética cuando entra en movimiento y la potencial gravitatoria depende del potencial -valga la redundancia- que tiene en sí misma para transformarse en otra energía.

Ahora veremos por qué se conserva.

La suma de la energía cinética + la potencial = energía total. Aunque la potencial esté presente mientras el objeto está detenido o en reposo y se active la cinética cuando se mueve, siempre la energía total va a ser la misma. Eso quiere decir que la energía se conserva.

¿Quién postuló la ley de la Conservación de la Energía?

La comunidad de físicos que estudian la energía y sus fenómenos, siempre han advertido, no precisamente porque sí,  que la energía se conserva, porque las leyes de la naturaleza no cambian con el tiempo. 

Múltiples experimentos han demostrado, invariablemente, este axioma que rige la base de la energía a lo largo de la historia de la humanidad.

Un sistema puede cambiar, el universo entero también, pero las leyes de la naturaleza serán las mismas hoy, mañana y siempre, no cambian con el devenir de los años.

energía se transforma aristotelesPero ¿quién fue el primero en lanzar teorías o postulados destinados a explicar el comportamiento de los cuerpos en la naturaleza?

No han sido pocos los científicos que se ocuparon de tratar de desentrañar los secretos de la energía. Inclusive, filósofos como Aristóteles razonaron en torno al tema.

Desde 1832 a 1854, pensadores y científicos de la época tuvieron aproximaciones serias al tema de la energía y sus propiedades, especialmente aquella vinculada a la idea de que la energía no se pierde, que  siempre se conserva. 

James Prescott Joule, un físico inglés fuera de serie, hizo investigaciones trascendentales en electricidad, termodinámica y energía.

Sabías qué...
Joule, en sus variados experimentos, investigó las distintas formas de la energía.

Verificó que cuando una corriente eléctrica fluye a través de un conductor, la temperatura se eleva, por lo que dedujo que hay reacciones químicas que operan, por ejemplo, si la fuente de energía es una pila electroquímica, transformándose la energía eléctrica y calor.

Después Joule agregó un motor eléctrico al circuito, lo que le permitió describir el funcionamiento de la energía mecánica y, por ende, a enunciar con solidez en qué consiste el principio de conservación de la energía.

En resumen, la ley de la conservación de la energía afirma que la energía no puede crearse ni destruirse, solo puede cambiar de una forma a otra.

¿Quién dijo que la energía ni se crea ni se destruye, sino que se transforma?

Antoine Lavoisier es considerado el padre de la química moderna. Francés notable, fue quien  introdujo el método cuantitativo  y en sus experimentos siempre lo pesaba y lo medía todo.

energía que se transformaEste científico, en uno de sus primeros experimentos, metió cierta cantidad de agua en un matraz de vidrio grande y tras cerrarlo herméticamente lo calentó durante más de 100 días, que se enfriaba en la parte alta del recipiente y después se condensaba, caía al fondo para hervir después nuevamente.

Cuando lo dejó enfriar, quedó en el fondo del líquido en reposo un polvo sólido terroso.

Cuando Lavoisier separó el líquido y lo pesó con mucho cuidado,  advirtió que la cantidad de agua seguía siendo la misma  que cuando inició su trascendental experimento. Pero el peso del recipiente había disminuido en una cantidad igual al peso del polvo obtenido.

Por lo tanto, en  el agua hirviente se había disuelto parte del vidrio,  que había precipitado cuando el agua se enfriaba de nuevo.

La suma de los pesos, antes y después del experimento era la misma. Así Lavoiser demostró  que la materia no se crea ni se destruye.  Y que el agua no puede convertirse en tierra tras varias sucesivas destilaciones.

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