Conceptos Fundamentales y Tipos de Energía

Conceptos Fundamentales de la Energía

La energía es una propiedad de los cuerpos o de los sistemas materiales que les permite producir cambios en ellos mismos o en otros cuerpos.

En el Sistema Internacional, la energía se mide en julios (J). Para algunos tipos de energía se utilizan otras unidades. Así, el calor se suele medir en calorías (cal). 1 J = 0,24 cal.

Tipos de Energía Mecánica

La energía mecánica (Em) de un cuerpo es la suma de sus energías cinética y potencial. Em = Ec + Ep.

Existen dos tipos principales de energía mecánica:

Energía Cinética (Ec)

Es la energía que tienen los cuerpos por el hecho de estar en movimiento. Su valor depende de la masa del cuerpo (m) y de su velocidad (v): Ec = ½mv².

Energía Potencial (Ep)

Es la energía que tienen los cuerpos por ocupar una determinada posición.

Energía Potencial Gravitatoria

Es la energía que tienen los cuerpos por estar en un lugar determinado sobre el suelo terrestre. Su valor depende de la masa del cuerpo (m), del valor de g en ese lugar y de la altitud a la que se encuentra sobre la superficie de la Tierra (h). Consideramos que la Ep gravitatoria de un cuerpo es 0 cuando está sobre la superficie de la Tierra: Ep = mgh.

Energía Potencial Elástica

Es la energía que tienen los cuerpos que sufren una deformación. Su valor depende de la constante de elasticidad del cuerpo, k, y de lo que se ha deformado (x): Eᴇ = ½kx².

Propiedades y Transferencia de la Energía

Propiedades de la Energía

• La energía se transfiere.
• La energía se puede almacenar y transportar.
• La energía se transforma.
• La energía se degrada.
• La energía se conserva.

Cómo se Transfiere la Energía

Cuando dos cuerpos o sistemas materiales intercambian energía, lo hacen de uno de estos modos:

• De forma mecánica, mediante la realización de un trabajo.
• De forma térmica, mediante el calor.

El trabajo y el calor son energía en tránsito.

Principio de Conservación de la Energía Mecánica

Si la única fuerza que realiza trabajo sobre un cuerpo es su propio peso, su energía mecánica se mantiene constante.

Energía Interna y Calor

Energía Interna y Temperatura

Se denomina energía interna de un cuerpo a la suma de las energías cinética y potencial de cada una de las partículas que lo forman.

La temperatura es una medida de la energía cinética media de las partículas de un cuerpo. Si las partículas de un cuerpo se mueven a una velocidad menor, se reduce la temperatura. Cuando las partículas no se mueven, su energía cinética es cero; en ese momento habrá alcanzado la temperatura más baja posible. Esa temperatura coincide con -273,15 °C y se denomina cero absoluto.

El Calor (Energía Térmica)

El calor, o energía térmica, es la energía que se intercambia cuando se ponen en contacto dos cuerpos que están a distinta temperatura o cuando se produce un cambio de estado. Se mide en unidades de energía.

En el SI, el calor se mide en julios (J). Tradicionalmente, también se utiliza la caloría (cal). Una caloría es la cantidad de calor que hay que comunicar a 1 g de agua para que su temperatura aumente un grado centígrado. 1 cal = 4,18 J.

El calor es energía en tránsito. No tiene sentido, por tanto, decir que un cuerpo 'tiene calor'; sí tiene sentido hablar de que un cuerpo absorbe o pierde calor. Por otra parte, un cuerpo tiene una temperatura que resulta de la energía cinética de sus partículas.

Equilibrio Térmico

Dos cuerpos que se encuentran en contacto y tienen la misma temperatura están en equilibrio térmico.

Calor Específico (Ce)

Se denomina calor específico (Ce) de una sustancia a la cantidad de calor que hay que comunicar a 1 kg de esa sustancia para que su temperatura aumente 1 K. En el SI se mide en J/(kg·K).

Calor Latente (L)

Se llama calor latente de un cambio de estado (L) a la cantidad de calor que hay que comunicar a la unidad de masa de una sustancia para que experimente el cambio de estado a la temperatura de ese cambio de estado.