La energía es la capacidad para realizar un trabajo y como tal se manifiesta en diferentes formas. En este sentido, existen dos tipos de energía fundamentales: la energía de la posición o condición, también llamada energía de almacenamiento o energía potencial, y la otra es la energía en acción o del movimiento y se llama energía cinética.
Ambos tipos de energía pueden transformarse entre sí y son parte de otras formas de energía. De acuerdo a la fuente de donde provienen, podemos hablar de energía eléctrica, nuclear, química, radiante o magnética.
Energía cinética
La energía cinética de la bola de boliche tumba los pines.
La energía cinética es energía en acción, la energía del movimiento. Ella depende de la cantidad de masa del cuerpo y también de la velocidad. Así, una bola de boliche tumbará más pines que una canica porque tiene más masa; una bola de boliche más rápida será más efectiva que una bola lenta.
El ser humano puede aprovechar la energía cinética de muchos recursos naturales para su beneficio. Por ejemplo, el viento es aire en movimiento y los generadores eólicos aprovechan esto para producir electricidad.
La energía potencial también depende de la masa del objeto.
La energía potencial es el otro tipo básico de energía y está relacionada con la posición o condición de un objeto con respecto a otro.
La energía potencial aumenta cuando los cuerpos que se atraen son separados, o cuando los cuerpos que se rechazan o repelen se juntan. La zona donde los objetos se atraen o repelen se conoce como campo de fuerza. Ejemplos de campos de fuerza serían el campo de fuerza gravitatoria de la Tierra o el campo de fuerza magnético, entre otros.
La energía potencial se transforma en energía cinética, y también se puede encontrar en otros tipos de energía, como la energía potencial gravitatoria o la energía potencial elástica.
Energía potencial gravitatoria
En el momento que la atleta llega a la posición más alta, tiene mayor energía potencial.
Cuando la energía potencial está asociada con la fuerza gravitatoria, se llama energía potencial gravitatoria. El campo de fuerza gravitatoria alrededor de nuestro planeta atrae a los objetos hacia el centro del mismo. Cuando levantamos los objetos, separándolos de la Tierra, aumentamos su energía potencial gravitatoria.
Entre el Sol y los planetas existe energía potencial gravitatoria, así como entre la Luna y la Tierra. De hecho, las mareas son el resultado de la atracción que produce la Luna sobre los cuerpos de agua terrestres.
Cuando estiramos una liga o un resorte, la energía para regresar a su forma original está almacenada como energía potencial.
Otra forma de energía potencial es la energía que contiene un resorte o una liga cuando los estiramos o comprimimos. Esta energía se llama energía potencial elástica: es la energía de los materiales cuando son estirados o torcidos. Cuando comprimimos un resorte, estamos aumentando su energía potencial.
La energía potencial elástica es lo que impulsa la canica en una resortera. También en el salto con pértiga en atletismo tenemos un ejemplo de cómo se transforma energía potencial elástica en energía potencial gravitacional.
Energía mecánica
La energía mecánica es la suma de la energía de la posición y del movimiento.
La energía mecánica engloba el movimiento y la posición de un objeto, es decir, es la suma de la energía cinética y potencial de ese objeto.
Cuando nos columpiamos, estamos transformando energía cinética en potencial y viceversa, así conseguimos movernos más rápido y más alto.
Por ejemplo, el niño sobre la patineta en la imagen anterior viene con una energía cinética que le permite montarse sobre el muro ganando energía potencial. Cuando empieza a bajar, la energía potencial se transforma en energía cinética y toma velocidad.
La energía química se encuentra almacenada en las uniones entre átomos.
La energía química es una forma de energía potencial almacenada en los enlaces entre átomos, como resultado de las fuerzas de atracción entre ellos.
Durante una reacción química, uno o más compuestos llamados reactantes se transforman en otros compuestos, llamados productos. Estas transformaciones se deben a que se rompen o se forman enlaces químicos, lo que causa cambios en la energia química.
La energía se libera cuando los enlaces se rompen durante las reacciones químicas. Es lo que se conoce como reacción exotérmica. Por ejemplo, los automóviles usan la energía química de la gasolina para generar energía térmica que se usa para mover el auto. Así mismo, los alimentos almacenan energía química que utilizamos los seres vivos para funcionar.
Energía térmica
La energía térmica del fuego se transfiere a la energía térmica de la olla a través del calor.
La energía térmica (energía interna) es un tipo de energía cinética producto del movimiento o vibración interna de las partículas en los cuerpos. Cuando medimos la temperatura con el termómetro, estamos midiendo ese movimiento de los átomos y moléculas que forman un cuerpo. A mayor temperatura, mayor movimiento, y, por lo tanto, mayor energía térmica.
Además, la energía térmica se mueve entre los cuerpos a través del calor. Cuando pones un objeto caliente junto a uno frío, existe una transferencia de energía desde el más caliente hasta el más frío, hasta el punto en que tienen la misma temperatura. Este proceso se llama conducción. También se transfiere calor a través de radiación infrarroja o por el movimiento de líquidos o gases calientes.
Energía eléctrica
Las pilas eléctrícas transforman energía química en energía eléctrica.
La electricidad es un tipo de energía que depende de la atracción o repulsión de las cargas eléctricas. Hay dos clases de electricidad: estática y corriente. La electricidad estática se debe a la presencia de cargas estáticas, es decir, cargas que no se mueven. La corriente eléctrica se debe al movimiento de cargas.
Un ejemplo de electricidad estática lo tenemos cuando frotamos un globo contra el cabello. El globo atrapa electrones del cabello cargándose negativamente, mientras el cabello queda cargado positivamente. Si acercas el globo a tu cabeza sin tocarla, verás como hebras de cabello son atraídas hacia el globo.
La corriente eléctrica es el flujo de cargas debido al movimiento de electrones libres en un conductor. Este movimiento ocurre en el campo eléctrico, es decir, la zona alrededor de la carga en donde actúa la fuerza. Las cargas eléctricas se conducen fácilmente por materiales como los metales, especialmente plata, cobre y aluminio.
En las baterías o pilas eléctricas se produce un cambio de energía química en energía eléctrica. La energía química proviene de la reacción entre los electrodos y el electrolito cuando se conectan el polo positivo con el polo negativo de la pila. El voltio es la unidad para medir la energía potencial por carga en una batería.
Cuando el núcleo de un átomo se rompe, se libera energía nuclear.
La energía nuclear es una forma de energía potencial que se almacena en el núcleo del átomo, proveniente de las fuerzas que mantienen unidas las partículas subatómicas. Una reacción nuclear es parecida a una reacción química en que los reactantes se transforman en productos. Se diferencian en que, en la reacción nuclear, un átomo se transforma en otro diferente.
Existen tres tipos de reacción nuclear: desintegración radiactiva, fusión y fisión. En la desintegración radiactiva, el núcleo de un átomo radiactivo libera energía de forma espontánea. En la fisión nuclear, un núcleo es bombardeado con un neutrón, produciendo la formación de dos nuevos átomos. En la fusión nuclear, núcleos ligeros se combinan para formar un núcleo pesado.
Las reacciones de fisión nuclear son usadas en los reactores nucleares, donde se convierte la energía nuclear en energía térmica, que luego se convierte en energía eléctrica. La energía proveniente del Sol es producto de la fusión nuclear
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Energía magnética
Los imanes se usan para agarrar materiales magnéticos como tuercas y tornillos.
La capacidad de un objeto para hacer trabajo debido a su posición en un campo magnético es la energía potencial magnética. Los imanes tienen un campo magnético y dos regiones llamadas polos magnéticos. Los polos iguales se rechazan y polos diferentes se atraen. Los materiales magnéticos más usados son el hierro y sus aleaciones.
Energía solar
El Sol es la fuente de energía más importante para la vida en la Tierra.
La energía solar es energía radiante proveniente del Sol. Esta viaja por el espacio hasta llegar a la Tierra como ondas electromagnéticas. La mayoría de la radiación solar que llega a la atmósfera de la Tierra es radiación UV, luz visible y rayos infrarrojos.
El Sol está compuesto de hidrógeno y helio. En este caso, la energía proviene del proceso de fusión nuclear: los núcleos de hidrógeno se combinan para formar helio y energía radiante.
La energía solar se usa para calentamiento de casas y edificios, aumentando su energía térmica. La luz visible proveniente del Sol atraviesa el vidrio de las ventanas y es absorbida por los materiales dentro del cuarto. Esto hace que los materiales se calienten.
La energía radiante del Sol es la responsable por la existencia de vida sobre la Tierra. Las plantas captan esta energía para producir los alimentos, transformándola en energía química. La energía solar impulsa el movimiento del aire en la atmósfera, provocando los vientos.
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