Conceptos Fundamentales de la Energía: Tipos, Transformaciones y Fuentes Renovables

Fundamentos de la Energía y las Transformaciones Físicas

Interacción, Calor y Trabajo

Para que un cuerpo o sistema material sufra transformaciones, tiene que interaccionar con otro.

Agentes Físicos de Transformación

• Calor: El calor transferido entre dos cuerpos o sistemas materiales a distinta temperatura es un agente físico capaz de producir transformaciones en la materia.
• Trabajo: Se realiza trabajo sobre un cuerpo cuando este se desplaza bajo la acción de una fuerza que actúa total o parcialmente en la dirección del movimiento.

El calor y el trabajo son agentes físicos que producen transformaciones en la materia.

Definición de Transformación y Energía

Transformación

Una transformación es cualquier cambio de las propiedades iniciales de un cuerpo o sistema material. Ejemplos incluyen el movimiento, un aumento o una disminución de la temperatura, la deformación o cambio de forma, o un cambio de volumen.

La Energía

La energía es la capacidad que tienen los cuerpos o sistemas materiales de transferir calor o de realizar un trabajo. La energía se mide en julios (J).

Las transformaciones que suceden en los sistemas materiales pueden describirse mediante los cambios que se producen en la energía de dichos sistemas.

Tipos de Energía

Energía Mecánica

Es la energía que poseen los cuerpos por el hecho de moverse a una determinada velocidad (energía cinética) o de encontrarse desplazados de su posición de equilibrio (energía potencial).

Energía Química

Es la energía que se desprende o se absorbe en las reacciones químicas, por ejemplo, en una reacción de combustión.

Energía Interna

Es una denominación que engloba todas las formas de energía existentes en el interior de un cuerpo.

Energía Eléctrica

Es la energía que produce, por ejemplo, una pila o la batería de un coche; gracias a ella se puede hacer girar un motor y poner en movimiento un vehículo.

Energía Electromagnética

Se trata de una energía que transportan las llamadas ondas electromagnéticas, como la luz, las ondas de radio o televisión, los hornos microondas, los rayos infrarrojos, los rayos ultravioleta o los rayos X.

Energía Térmica

Es la energía debida al movimiento de los átomos o moléculas que componen un cuerpo.

Energía Nuclear

Es la energía que se libera en los procesos de fisión nuclear (ruptura de un núcleo atómico grande en dos más pequeños) o de fusión nuclear (unión de dos o más núcleos atómicos menores para formar uno mayor).

Principio de Conservación de la Energía

La energía puede transformarse de una forma a otra o transferirse de un cuerpo a otro, pero en su conjunto permanece constante.

Clasificación de las Fuentes de Energía

Fuentes de Energía NO Renovables

Son aquellas cuya reserva es limitada y se agotan con el uso.

• Energía de los Combustibles Fósiles: Como el carbón, el petróleo o el gas natural. Su denominación proviene de su formación a partir de restos vegetales y de diminutas criaturas marinas que vivieron hace muchos millones de años.
• Energía Nuclear: Utiliza la energía liberada en las reacciones nucleares para su transformación en energía térmica o eléctrica.

Fuentes de Energía Renovables

Son aquellas que se regeneran de forma natural o son virtualmente inagotables.

• Energía Geotérmica: Aprovecha el calor interno de la Tierra, que se emplea para generar electricidad o calefacción.
• Energía Hidráulica: Aprovecha los saltos de agua de las presas de los embalses para hacer girar la turbina de un generador de energía eléctrica.
• Energía Solar: Se basa en el aprovechamiento de la energía radiante que nos llega del Sol para transformarla en energía eléctrica o transferirla a circuitos de agua caliente o calefacción.
• Energía Eólica: Aprovecha la fuerza del viento para hacer girar las aspas que mueven las turbinas que integran los generadores de energía eléctrica.
• Energía Mareomotriz: Hace uso de los movimientos de las masas de agua que se producen durante la subida y bajada de las mareas. Ese movimiento provoca el giro de las turbinas de los generadores de energía eléctrica.
• Energía de los Biocombustibles: Proceden de materia vegetal (ya sea de plantaciones al efecto o de residuos vegetales), de residuos animales o de derivados de la actividad humana (residuos industriales o urbanos).

Ejemplos de Reacciones de Combustión

Las reacciones de combustión liberan energía química.

Combustión del Octano (C₈H₁₈)

El octano se encuentra presente en la gasolina.

C₈H₁₈ + Oxígeno → 8CO₂ + 9H₂O

Combustión del Metano (CH₄)

El metano es la base del gas natural.

CH₄ + Oxígeno → CO₂ + 2H₂O