Energía y Calor: Fundamentos, Tipos de Fuentes y Propagación Térmica

Energía y sus Formas

Energía Nuclear

La energía nuclear es aquella que se obtiene al producir cambios en el núcleo de un átomo. El átomo tiene un núcleo formado por partículas llamadas protones y neutrones, y girando alrededor del núcleo se encuentran los electrones. Hay dos formas de generar energía nuclear:

1. Fisión Nuclear

   Se produce cuando se separan con fuerza las partículas que forman el núcleo.

2. Fusión Nuclear

   Se produce cuando se consigue unir núcleos pequeños para obtener uno más grande.

Fuentes de Energía

Las fuentes de energía son aquellas que tienen capacidad de generar luz, calor, electricidad, etcétera. Se dividen en renovables y no renovables.

Energías Renovables

Son aquellas fuentes que se reponen naturalmente o son inagotables a escala humana. Incluyen:

• Energía Solar

  El sol desprende grandes cantidades de energía térmica y luminosa que puede convertirse en eléctrica a partir de centrales solares o empleando paneles fotovoltaicos.

• Energía Eólica

  Es la que proviene de la energía cinética del viento, que se transforma en eléctrica mediante grandes molinos de viento.

• Energía Hidráulica

  Es la energía obtenida a partir de las corrientes de agua que, recogida en un embalse, se deja caer desde gran altura haciendo que gire una turbina que genera electricidad.

• Energía Mareomotriz o de las Mareas

  Las mareas son movimientos periódicos de subida y bajada del nivel del agua producidos por la atracción de la luna y el sol.

• Energía Geotérmica

  Se encuentra en el interior de la Tierra en forma de calor y se manifiesta en la superficie por medio de volcanes, géiseres, fumarolas y aguas termales.

• Energía de Biomasa

  En la fermentación de los residuos orgánicos urbanos e industriales se obtiene biogás, formado por metano y dióxido de carbono, que se utiliza como combustible para motores, calefacción, agua caliente y para generar electricidad.

Energías No Renovables

Son aquellas fuentes que se encuentran en la naturaleza en cantidades limitadas y que, una vez consumidas, no pueden ser reemplazadas en un corto periodo de tiempo. Incluyen:

• Carbón

  Es una roca sedimentaria que se encuentra en zonas continentales y se forma a partir de restos de plantas de agua dulce.

• Petróleo

  Es una mezcla de hidrocarburos (compuestos de hidrógeno y carbono) que se forma a partir de materia orgánica en el fondo del mar.

• Gas Natural

  Es una mezcla de hidrógeno, metano, butano y otros gases. Proviene de la fermentación de sedimentos y suele encontrarse junto al petróleo.

Calor y Temperatura

Conceptos Fundamentales

Existen tres conceptos clave relacionados con la energía térmica: energía térmica, temperatura y calor.

• Energía Térmica

  La materia está formada por la unión de pequeñas partículas, que son átomos. Estos átomos están unidos entre sí por fuerzas y no están quietos, sino que se mueven. Como todas las cosas en movimiento, cada átomo posee una cierta cantidad de energía cinética. De esta forma, todos los cuerpos almacenan una cantidad de energía que se corresponde con la suma de la energía cinética de sus átomos. A esto le llamamos energía térmica.

• Temperatura

  Es la magnitud que mide la rapidez con la que se mueven cada uno de los átomos que forman un objeto. Esa es la temperatura.

• Calor

  Un cuerpo transmite calor a otro cuando le cede parte de su energía térmica. Eso sería el calor.

Termómetros y Escalas Termométricas

El instrumento que utilizamos para medir la temperatura es el termómetro. Las escalas más utilizadas son:

• Escala Centígrada o Celsius

  Es la escala más utilizada en la mayoría de los países. En ella, se toma como 0 ºC la temperatura en la que el hielo comienza a derretirse (temperatura de fusión) y como 100 ºC la temperatura a la que el agua empieza a evaporarse (temperatura de ebullición). Para referirnos a los grados centígrados o grados Celsius, utilizamos el símbolo ºC.

• Escala Fahrenheit

  Se simboliza ºF y es comúnmente utilizada en algunos países anglosajones.

• Escala Kelvin o Absoluta

  Es la que se utiliza en laboratorios y en el ámbito científico. En esta escala, 273 ºC bajo cero (aproximadamente -273.15 ºC) se toma como 0 K (cero absoluto).

Propagación del Calor

El calor puede propagarse de tres formas principales:

• Conducción Térmica

  Se produce cuando dos cuerpos a distinta temperatura entran en contacto. El cuerpo con mayor temperatura transmite su calor al más frío, y esto continúa hasta que ambos cuerpos igualan su temperatura.

• Convección

  Esto se produce únicamente en los fluidos (líquidos y gases). Consiste en la transmisión de calor mediante el desplazamiento de masa de los puntos fríos a los calientes y viceversa, creando corrientes de convección.

• Radiación

  Hay una forma de transmisión de energía térmica que no precisa de ningún medio material para producirse. Esto quiere decir que puede ocurrir entre dos cuerpos que no están en contacto y sin que haya movimiento de materia entre ambos. A esto le llamamos radiación.