Energía: Formas, Transformación, Conservación, Temperatura y Calor

Formas de Energía

• Energía Mecánica: Poseída por un cuerpo a causa de su posición o de su velocidad. Hay dos tipos:
  • Energía Potencial: Puede deberse a la altura a la que se encuentra un cuerpo o a la acumulada en un medio elástico, como un muelle.
  • Energía Cinética: Se debe a la velocidad del cuerpo.
• Energía Térmica: Debida a la energía cinética de las partículas que forman un cuerpo. Está relacionada con la temperatura de los cuerpos y su masa. A esta forma de transferir energía la llamamos calor.
• Energía Luminosa: El sol o los cuerpos que están a muy alta temperatura, como un rayo o una bombilla, emiten luz que se transmite por el vacío mediante ondas. La luz transporta una energía denominada luminosa.
• Energía Química: Los alimentos, los combustibles fósiles y muchos compuestos químicos contienen energía química. Es una forma de energía potencial localizada en los enlaces entre los átomos de las sustancias.
• Energía Potencial de las Cargas Eléctricas: En la naturaleza se encuentra acumulada en las nubes cargadas de electricidad estática.
• Energía Nuclear: Los núcleos de los átomos concentran una enorme energía que se libera en las reacciones nucleares. Estas pueden ser de dos tipos: de fisión, como en las centrales nucleares actuales, o de fusión, como sucede en el sol.

Transformación de la Energía

Una forma de entender la energía es comprobar su capacidad de producir un trabajo, algo que ocurre al transformarse unas en otras. La energía es la propiedad de la materia que provoca diferentes cambios en esta. Puede transformarse y posee la capacidad de producir un trabajo.

Conservación de la Energía

La energía ni se crea ni se destruye, solo se transforma y pasa de unos cuerpos a otros.

Degradación de la Energía

En las transformaciones energéticas, una parte de la energía se degrada al transformarse en energía térmica, que es poco aprovechable.

Temperatura y Calor

Temperatura

La temperatura de un cuerpo es el grado de movimiento térmico de sus partículas. Cuanto más rápido se mueven, más temperatura tiene el cuerpo. La temperatura es una magnitud intensiva; no depende de la masa del cuerpo.

Medida de la Temperatura

• Escala Celsius: Es la escala empleada habitualmente. A la fusión del hielo le corresponde 0°C y a la ebullición del agua, 100°C. Cada una de las 100 partes iguales en que se divide este intervalo es 1 grado centígrado.
• Escala Kelvin: Es la unidad de temperatura en el SI. El cero absoluto de temperaturas corresponde a -273°C. La relación con la escala centígrada es T(K) = T(°C) + 273.

¿Qué es el Calor?

El calor no es la temperatura ni un fluido que pasa de un cuerpo caliente a otro frío, sino una forma de transferir energía térmica entre dos cuerpos que están a distinta temperatura.

Unidades de Calor

La unidad internacional para el calor es el julio (J). También se usan la caloría (cal) y la kilocaloría (kcal).

Modos de Transferencia de Energía Térmica

Hay tres tipos:

• Convección: La propagación de energía tiene lugar mediante un movimiento de materia que circula de las regiones calientes a las frías. Este transporte solo es posible en líquidos y gases.
• Conducción: Las partículas de los cuerpos a altas temperaturas, como la llama, vibran más rápido, chocan con sus vecinas del atizador y la transmisión de vibración es rápida. Hay dos tipos:
  • Buenos conductores térmicos: Permiten que la energía se propague fácilmente por ellos. Ejemplo: los metales.
  • Malos conductores (aislantes térmicos): En ellos, la energía se transmite con dificultad. Ejemplo: madera, lana, plástico o vidrio.
• Radiación: En este caso, la transmisión tiene lugar mediante ondas, como la luz, a 300.000 km/s, desde el cuerpo que está a más temperatura al que está a menos. No necesita un medio para propagarse, por eso la radiación del sol llega a la Tierra a través del vacío.

Efectos del Calor I

La energía transferida mediante calor produce cambios en la materia: variaciones de temperatura o cambios de estado.

• Variación de la Temperatura: El aumento de temperatura depende de la cantidad de calor suministrado, de la cantidad y del tipo de sustancia.
• Dilatación: Debido al incremento de la temperatura, los cuerpos aumentan su volumen, es decir, se dilatan.

Efectos del Calor II

Al comunicar energía térmica a un cuerpo, este suele aumentar su temperatura, pero también se provoca otro efecto: los cambios de estado.

La Energía en los Cambios de Estado

• Fusión: Las partículas, unidas por la fuerza de atracción, están vibrando al llegar al punto de fusión.
• Vaporización: Las fuerzas de unión entre partículas son más débiles que en el sólido. Hay dos tipos:
  • Evaporación: Algunas partículas de la superficie del líquido adquieren suficiente energía para saltar al aire.
  • Ebullición: Al llegar a una temperatura determinada, el calor absorbido solo se emplea en hacer saltar las partículas.