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LA ENERGÍA

A nuestro alrededor puede observarse sin mayores esfuerzos que existe una propiedad asociada a los objetos y que se presenta como una capacidad de cambio. De esta manera, convivimos con movimientos y transformaciones constantes, algunas más perceptibles que otras, pero que tienen su origen en un único concepto: la energía.


En principio, puede decirse que la energía es la capacidad de realizar cambios en los sistemas y los cuerpos. También se sabe que existen diferentes formas de energías, que se transfieren y se transforman, pero que no se crean ni se pierden.

El término proviene del griego “energeia”, que significa “en acción”. Pero esta idea no debe confundir: no es necesario un movimiento abrupto para reconocer la presencia de energía ya que, en realidad, se encuentra en todos lados a pesar de que no sea posible observarla.

Si bien no se tiene una definición concreta de energía, los físicos han logrado determinar una ley universal: si la energía de un cuerpo aumenta en determinada cantidad, la de otro disminuirá proporcionalmente. Esto llevó a determinar otra de sus propiedades: su capacidad de traspasarse de un cuerpo a otro.

Formas de energía

Cuando se hace referencia a la energía de un cuerpo, hablamos entonces de la capacidad que tiene ese cuerpo para vencer resistencias y producir cambios. La cantidad de energía que tiene cada cuerpo depende de sus propias características y del estado en el que se encuentre. Por ejemplo, la energía cinética de una bicicleta en movimiento depende de la rapidez con la que se desplaza y de su masa, pero la energía de un recipiente con agua caliente depende de su temperatura y de la cantidad de agua que contenga.

Y si bien en todos los casos se habla de energía, es necesario particularizarlas debido a que dependen de variables distintas y se miden o calculan siguiendo diversos procedimientos. Por esta razón, puede encontrarse que se manifieste en diferentes formas: energía cinética, energía térmica, energía radiante, energía potencial, energía potencial gravitatoria, energía potencial elástica, energía potencial eléctrica, energía potencial química y energía nuclear.

  • Energía cinética: Es la energía que poseen los cuerpos en movimiento. Una pelota que se desplaza, una rueda en movimiento, una cuerda que vibra, son todos cuerpos que tienen este tipo de energía. Pero, además, forma parte de todos los materiales conocidos, ya que cada uno de ellos se encuentra constituido por un conjunto innumerable de moléculas en constante movimiento. La cantidad de energía cinética va en aumento proporcionalmente cuanto al tamaño y velocidad del cuerpo: cuanto más grande sea y más rápido se mueva, su cantidad será mayor.

  • La Energía cinética corresponde a los cuerpos que se encuentran en movimiento

  • Energía térmica: Es la energía que tienen los cuerpos en relación a su temperatura. Cuando entran en contacto dos de ellos con un valor diferente (uno más caliente o frío que el otro), generan un proceso mediante el cuál la temperatura de ambos se estabiliza, es decir, los cuerpos más calientes ceden energía a los que tienen menos, hasta equipararse.
    Un claro ejemplo puede verse con un sencillo experimento cotidiano: si tomamos una bebida que se encuentra caliente y le añadimos un cubito de hielo para que se enfríe veremos que, a los pocos minutos, el hielo desaparece porque el líquido, de mayor temperatura, le cedió energía al hielo, de menor temperatura, hasta derretirlo completamente.

  • La transferencia de energía térmica de un cuerpo a otro (por ej. de bebida a hielo) debido a una diferencia de temperatura se denomina calor.

  • Energía radiante: Es la que poseen las ondas electromagnéticas como la luz visible, las ondas de radio, los rayos ultravioleta (UV), los rayos infrarrojo (IR), etc. Se caracteriza por poder propagarse en el vacío. Gracias a esta capacidad es posible, por ejemplo, que la energía del Sol, la de las otras estrellas más distantes y la de las señales que envían las antenas de los satélites lleguen hasta la Tierra.
    Su intensidad depende de la cantidad de fotones por unidad de tiempo, mientras que su color variará de acuerdo a la longitud de onda o a la frecuencia de luz incidente. También es importante mencionar que ciertas radiaciones llevan más energía concentrada que otras. Los rayos X que se usan en las radiografías, por ejemplo, son más energéticas que los rayos de luz visible.

  • La principal característica de la Energía radiante es que puede propagarse en el vacío, sin necesidad de soporte material.

  • Energía potencial: es la energía almacenada en el cuerpo y puede presentarse como energía potencial gravitatoria, energía potencial electrostática, y energía potencial elástica.
    La energía potencial gravitatoria es la que poseen los cuerpos debido a la fuerza de gravedad que ejerce la Tierra. Se le llama energía “potencial” porque se encuentra acumulada y se vuelve evidente cuando se transforma en otra forma de energía. Por ejemplo, si un cuerpo cae, a medida que se acerque al suelo, su energía potencial gravitatoria irá disminuyendo al tiempo que su energía cinética aumenta. La suma de la energía potencial y cinética de un cuerpo constituye la energía mecánica.
    La energía potencial elástica es la energía acumulada en un cuerpo elástico, es decir, aquellos que tienen la capacidad de deformarse y, luego, recuperar su forma original. Algunos ejemplos cotidianos son las banditas de goma, los resortes y las cuerdas de un arco. Estos cuerpos, cuanto más deformados están, más energía elástica almacenan. Luego, al adquirir su forma original, la liberan gradualmente.
    La energía potencial química es aquella que se transforma en energía cinética a partir de un proceso de combustión interna. Recordemos que cada uno de los objetos que vemos a nuestro alrededor está formado por moléculas; cuanto más sólido es el objeto más juntas se encuentran. En el caso que las moléculas se separen, la energía que guarda sus uniones se libera, y se transmite en forma de radiación o se convierte en energía cinética de los fragmentos producidos.
    Este fenómeno sucede cuando se incendia un combustible: la energía de las moléculas del combustible se libera en forma de luz y de energía térmica en las moléculas que forman la llama.

  • La energía potencial gravitatoria depende de la altura asociada con la fuerza gravitatoria.
    La energía que guardan las uniones entre átomos y moléculas se llama energía potencial química.
    Cuerpo elástico: aquel que tiene la capacidad de recuperar la forma y el tamaño original luego de deformarse.

  • Energía nuclear: es aquella energía que se libera durante las reacciones nucleares y se obtiene mediante un proceso físico-químico. Dentro de los núcleos atómicos, las fuerzas entre los protones y neutrones del núcleo atómico son muy intensas, por lo que los procesos de transformación nuclear generan gran cantidad de energía.

  • La energía nuclear es la energía que se libera espontánea o artificialmente en las reacciones nucleares.

  • Energía eléctrica: al ser la más utilizada, suele ser también la más conocida actualmente por el público general. Cuando encendemos la calefacción, iluminamos un ambiente, utilizamos el microondas o cualquier otro electrodoméstico, estamos haciendo uso de la energía eléctrica.
    Básicamente, funciona a través de un circuito que al permanecer abierto impide el movimiento de electrones, pero que al cerrarse por medio de un interruptor, permite su paso a través de un cable que funciona como conductor de la corriente eléctrica.

  • La Energía eléctrica es causada por el movimiento de las cargas eléctricas en el interior de los materiales conductores.

Fuentes de energía

Cotidianamente hacemos uso de diversas tipos de energías sin siquiera darnos cuenta. Esto quiere decir que nos encontramos permanentemente en contacto con diferentes medios que nos la suministran, es decir, fuentes energía.

En la naturaleza hay una gran cantidad de recursos naturales que nos sirven como fuentes de energía. Si bien muchas de ellas van en camino a la desaparición, tenemos a nuestra disposición otras que son inagotables. Por este motivo, las fuentes de energía se clasifican en renovables y no renovables.


FUENTES DE ENERGÍA RENOVABLES
Son aquellas que brindan energía inagotablemente, ya que luego de ser utilizadas pueden regenerarse de manera natural o artificial. Su utilización genera poca contaminación.
Solar Es producida por el Sol y es una de las fuentes más importantes. Si recogiéramos toda la energía que emite durante algunas horas, podríamos abastecer las necesidades humanas de todo el planeta por un año. Además de ser gratuita e inagotable, es limpia y no genera contaminación.
Eólica Es la que se aprovecha por el movimiento del aire. Como fuente de energía es segura, inagotable y no contamina. Para poder ser utilizada a gran escala se requieren gigantescas turbinas eólicas, también llamadas aerogeneradores, que al moverse producen electricidad. El único inconveniente que presenta es que los vientos, en general, no son constantes, por lo que la energía eléctrica producida debe ser almacenada en baterías. Actualmente, estas baterías son caras y aún no se ha implementado un proceso de fabricación que no genere contaminación.
Geotérmica Es la que proviene del interior de la Tierra como resultado de la desintegración de elementos radioactivos y por el proceso de formación del planeta en el cuál se genera calor permanentemente. Toda esta energía contenida tiende a esparcirse hacia la superficie, en forma de volcanes, aguas termales y géiseres. Puede ser aprovechada gracias a la intervención de turbinas que absorben el vapor (energía calórica) generado por las altas temperaturas, para luego ser transformado en energía eléctrica.
Mareomotriz Se la obtiene a partir del movimiento del agua que es generado por las mareas. Durante el día, las aguas suben (marea alta o pleamar) y bajan (marea baja o bajamar) secuencialmente; cuando la Luna está sobre la playa, las aguas suben, luego de seis horas, las aguas bajan.
Durante el fenómeno de la pleamar, las aguas ganan energía gravitatoria y cuando bajan, esa energía gravitatoria se transforma en energía cinética; las aguas se aceleran en su caída. Para obtener esta energía, se disponen de centrales mareomotrices. Funcionan atrapando el agua del mar en enormes piletas que se cierren por medio de compuertas. Cuando la marea comienza a bajar, se abren las compuertas y el agua encerrada cae al mar pasando por unos conductos. En el camino por donde entra y sale el agua se ubican turbinas que giran impulsadas por el agua y mueven un generador eléctrico.
Biomasa Es la materia orgánica que se origina en un proceso biológico, como por ejemplo la madera, los cultivos o los residuos animales. Puede utilizarse directa o indirectamente como fuente de energía y permite aprovechar los residuos.
La biomasa, como combustible, produce una contaminación parecida a la de los combustibles fósiles. La gran ventaja sobre éstos es que el CO2 que se produce en la combustión ha sido retirado anteriormente de la atmósfera por las plantas con las que se ha fabricado el combustible y no se altera la concentración media de este gas.

FUENTES DE ENERGÍA NO RENOVABLES
Son las fuentes que se agotarán con el transcurso del tiempo. Su utilización genera contaminación. Son las más utilizadas en la actualidad.
Petróleo Es un compuesto líquido complejo formado por una mezcla de hidrocarburos, una pequeña cantidad de nitrógeno, azufre, oxígeno y algunos metales. Se origina producto de la transformación de materia orgánica (fósiles) procedente de zooplancton y algas.
Utilizar este compuesto como fuente de energía tiene varios inconvenientes: el petróleo no es soluble en agua y es difícil de limpiar, los derrames afectan los ecosistemas, la combustión de los derivados produce productos residuales y es una de las principales causas de la excesiva emisión de dióxido de carbono en la atmosfera lo cual genera calentamiento global. Además, de los problemas medioambientales, debe remarcarse que el control sobre el petróleo ha sido la causa de importantes conflictos entre naciones debido a su escasez y su gran utilidad.
Carbón Es un combustible sólido de origen vegetal. Se originó hace más de 300 millones de años cuando el planeta estaba cubierto por una densa vegetación que al morir quedó sumergida bajo el agua. Comenzó a descomponerse anaeróbicamente, lo que produjo que la materia orgánica fuera ganando carbono y perdiendo oxígeno e hidrógeno.
La extracción se hace a cielo abierto en los yacimientos poco profundos o en forma subterránea cuando las capas se encuentran a cientos de metros de profundidad. De esta manera se suministra el 25% de la energía que se consume en el mundo.
Gas natural Es una mezcla de gases ligeros que se obtiene de los yacimientos de petróleo o en depósitos de carbón. También puede obtenerse de los procesos de descomposición de restos orgánicos; a este tipo de gas se le llama biogás.
Una de las ventajas de la utilización de esta fuente de energía es que el gas natural produce mucho menos dióxido de carbono que otros combustibles, como los derivados del petróleo o el carbón.
Nuclear Es la que se libera al dividir el núcleo de un átomo o al unir dos átomos; es decir, es producto de las reacciones nucleares.
Su principal ventaja es la capacidad de producir energía eléctrica y el hecho de que requiere poco combustible para obtener grandes cantidades de energía. Pero resulta sumamente contraproducente su uso debido a la cantidad de residuos nucleares que se producen, los cuales resultan altamente peligrosos para la salud humana y no son sencillos de gestionar.



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