Fundamentos de la Energía: Tipos, Transformaciones y Leyes Termodinámicas

Conceptos Fundamentales de la Energía

La energía es la capacidad de realizar trabajo (fuerza que actúa sobre un objeto que hace que este se mueva). Específicamente, la energía química es la que impulsa toda la vida en la Tierra. Los “objetos” en la energía química son los electrones. Las fuerzas de energía determinan la posición de los electrones en los átomos y sus interacciones con otros átomos, lo que permite que las moléculas se constituyan y se transformen. Conforme estas posiciones e interacciones entre electrones cambian, se forman o se desintegran las moléculas, y en consecuencia, se almacena o se libera energía.

Tipos de Energía

Existen dos tipos principales de energía:

• Energía Cinética: Es la energía del movimiento. Incluye la luz (movimiento de fotones), el calor (movimiento de moléculas), la electricidad (movimiento de partículas con carga eléctrica) y el movimiento de objetos grandes.
• Energía Potencial: Es la energía almacenada. Incluye la energía química almacenada en los enlaces que mantienen a los átomos unidos en las moléculas, la energía eléctrica y la energía de posición.

En las condiciones adecuadas, la energía cinética se puede transformar en energía potencial, y viceversa.

Leyes de la Termodinámica y Propiedades de la Energía

Las leyes de la termodinámica describen la magnitud (la cantidad total) y la calidad (“utilidad”) de la energía.

Primera Ley de la Termodinámica

La primera ley de la termodinámica (también conocida como ley de conservación de la energía) establece que la energía no puede crearse ni destruirse mediante procesos ordinarios. Aunque la cantidad total de energía no cambia, su forma sí puede cambiar.

Segunda Ley de la Termodinámica

La segunda ley de la termodinámica establece que, cuando la energía se convierte de una forma a otra, disminuye la cantidad de energía útil. Es decir, todas las reacciones o cambios físicos convierten la energía de formas más útiles a formas menos útiles.

La segunda ley también indica que la energía útil suele almacenarse como materia muy ordenada. Siempre que la energía se usa dentro de un sistema cerrado, hay un incremento general en la aleatoriedad y en el desorden de la materia. Esta tendencia hacia una pérdida de complejidad, orden y energía útil, así como hacia un aumento en la aleatoriedad, el desorden y la energía menos útil, se denomina entropía. Para contrarrestar esta tendencia se requiere que la energía ingrese a un sistema desde una fuente externa.

Flujo de Energía en las Reacciones Químicas

Una reacción química es un proceso que forma o rompe enlaces químicos que mantienen unidos a los átomos. Las reacciones químicas convierten un conjunto de sustancias químicas, los reactivos, en otro conjunto, los productos.