La energía se manifiesta de diferentes formas y está relacionada con la capacidad de producir trabajo.
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No existe una definición exacta de energía, pero en física es un concepto extremadamente importante que representa la capacidad de producir trabajo o realizar una acción. La palabra también se usa en otras áreas científicas, como biología y química.
La energía juega un papel fundamental en todos los sectores de la vida, siendo la grandeza más importante de la física. Los seres vivos dependen de la energía para sobrevivir y obtenerla a través de los alimentos, en forma de energía química. Además, los organismos también reciben energía del sol.
Principio general de conservación de energía
En física, el término conservación se refiere a algo que no cambia. Esto significa que la variable de una ecuación que representa una cantidad conservadora es constante en el tiempo. Además, este sistema dice que la energía no se pierde, no se forma y no se puede destruir: simplemente cambia.
Unidades de potencia
La unidad de energía definida por el Sistema Internacional de Unidades es el joule (J), que se define como el trabajo realizado por una fuerza de Newton en un desplazamiento de 1 metro. Sin embargo, la energía también se puede describir en otras unidades:
- Caloría (lima): la cantidad de energía necesaria para elevar la temperatura de un gramo de agua de 14,5 a 15,5 grados Celsius. Un julio equivale a 0,24 calorías;
- Kilovatio-hora (kWh): se suele utilizar para medir el consumo eléctrico (1 kWh = 3,6. 106 J);
- BTU ( unidad térmica británica ): unidad térmica británica 1 BTU = 252,2 calorías;
- Electrón-voltio (eV): Es la cantidad de energía cinética ganada por un solo electrón (electrón) cuando es acelerado por una diferencia de potencial eléctrico de un voltio, en un vacío (1 eV = 1.6. 10-19 J).
Tipos de energía
La energía es una cantidad única, pero dependiendo de cómo se manifieste, recibe diferentes nombres. Obtenga más información sobre los principales tipos de energía en física:
Energía cinética
La energía cinética está relacionada con el estado de movimiento de un cuerpo. Este tipo de energía depende de su masa y su módulo de velocidad. Cuanto mayor sea la magnitud de la velocidad del cuerpo, mayor será la energía cinética. Cuando el cuerpo está en reposo, es decir, el módulo de velocidad es cero, la energía cinética es cero.
Energía potencial
La energía potencial está asociada a la posición que ocupa un cuerpo o la deformación de un sistema elástico. En el primer caso, la energía potencial se llama energía potencial gravitacional, mientras que en el segundo caso se llama energía potencial elástica.
La energía gravitacional potencial depende de la masa, la gravedad y la altura del punto en el que se analiza el cuerpo. La energía potencial elástica se deriva de la constante elástica y de la deformación del resorte en cuestión.
Energía mecánica
La energía mecánica es energía que se puede transferir mediante la fuerza. Básicamente, se puede entender como la suma de la energía cinética y potencial de un cuerpo.
La energía mecánica permanece constante en ausencia de fuerzas disipativas, solo se produce la conversión entre sus formas cinética y potencial.
Energía térmica
La energía térmica o energía interna se define como la suma de la energía cinética y potencial asociada con los elementos microscópicos que componen la materia. Los átomos y moléculas que forman los cuerpos muestran movimientos aleatorios de traslación, rotación y vibración. Este movimiento se llama agitación térmica. La variación de la energía térmica de un sistema se produce mediante el trabajo o el calor.
En teoría, la energía térmica está relacionada con el grado de movimiento de las partículas subatómicas. Cuanto más alta es la temperatura de un cuerpo, mayor es su energía interna. Cuando un cuerpo con una temperatura más alta entra en contacto o un cuerpo con una temperatura más baja, se producirá una transferencia de calor.
Energia electrica
La energía eléctrica es la energía producida a partir de las cargas eléctricas de las partículas subatómicas. Las cargas, al moverse, generan corriente eléctrica, creando lo que llamamos electricidad.
Energía solar o luminosa
La energía luminosa está formada por una serie de ondas que pueden captar los ojos. Además, es percibido por las plantas, que lo utilizan en el proceso de fotosíntesis. Los rayos de luz, que son una forma de radiación electromagnética, llegan a nuestros ojos, llegan a la retina y generan una señal eléctrica que viaja a través de los nervios hasta el cerebro.
Puede transformarse en energía térmica o eléctrica y aplicarse en diferentes usos. Las dos formas principales de aprovechar la energía solar son la generación de electricidad y el calentamiento solar de agua. Para la producción de energía eléctrica se utilizan dos sistemas: el heliotérmico, en el que la irradiación se convierte primero en energía térmica y luego en energía eléctrica; y fotovoltaica, en la que la radiación solar se convierte directamente en energía eléctrica.
Energia de sonido
La energía del sonido se transmite a través del aire, mediante un movimiento molecular entre dos o más objetos, provocando una onda sonora. La onda de sonido consta de regiones de compresión de las moléculas (moléculas cercanas, presión más alta) y regiones de rarefacción de las moléculas (moléculas distantes, presión más baja). El sonido se puede producir cuando dos objetos están en direcciones opuestas o, si están en la misma dirección, tienen diferentes velocidades.
Las ondas del habla y otros sonidos comunes son ondas complejas, producidas en muchas frecuencias de vibración diferentes. Al llegar al oído, la energía del sonido se transforma en señales eléctricas, que viajan a través de los nervios hasta el cerebro y así percibimos el sonido.
Energía nuclear
La energía nuclear es la energía que se produce en las plantas termonucleares. El principio de funcionamiento de una planta termonuclear es el uso de calor para generar electricidad. El calor proviene de dividir el núcleo de los átomos de uranio en dos partes, un proceso llamado fisión nuclear.
La radiación se usa ampliamente en medicina, rayos X, radioterapia, pero también se asocia con efectos negativos como bombas atómicas y desechos nucleares.
