Energía térmica
La energía que percibimos a nuestro alrededor parece tener muchas formas. El fuego arde, las gomas elásticas se rompen, las linternas se encienden y brillan, los objetos se caen y las cosas parecen estar calientes, frías o a la temperatura justa. Con tantas cosas en marcha, ¿cómo podemos averiguar qué formas de energía tienen estas cosas y acontecimientos? Tras cientos de años de observación y experimentación, la ciencia ha clasificado la energía en dos formas principales: energía cinética y energía potencial. Además, la energía potencial tiene varias formas propias.La energía cinética se define como la energía de un objeto en movimiento. Un balón de fútbol lanzado, un automóvil que corre a gran velocidad, un corredor de maratón o una roca que cae desde un acantilado son ejemplos de objetos que tienen energía cinética.
La energía potencial se define como la energía asociada a la disposición de un sistema de objetos que ejercen fuerzas entre sí. La energía potencial se almacena o se libera cuando la disposición de los objetos y/o las fuerzas que ejercen unos sobre otros cambian de alguna manera. Los sistemas de objetos, desde los átomos hasta los planetas, pueden disponerse de muchas maneras, lo que da lugar a muchas formas de energía potencial: energía química, elástica, eléctrica (electromagnética), gravitatoria, nuclear y térmica.
Energía mecánica
En física, la energía es la propiedad cuantitativa que debe transferirse a un cuerpo o sistema físico para realizar un trabajo sobre el mismo, o para calentarlo. La energía es una cantidad que se conserva; la ley de conservación de la energía establece que ésta puede convertirse en forma, pero no crearse ni destruirse. La unidad de medida en el Sistema Internacional de Unidades (SI) de la energía es el julio, que es la energía transferida a un objeto por el trabajo de moverlo una distancia de un metro contra una fuerza de un newton.
Las formas más comunes de energía son la energía cinética de un objeto en movimiento, la energía potencial almacenada por la posición de un objeto en un campo de fuerzas (gravitacional, eléctrico o magnético), la energía elástica almacenada al estirar objetos sólidos, la energía química liberada cuando se quema un combustible, la energía radiante transportada por la luz y la energía térmica debida a la temperatura de un objeto.
La masa y la energía están estrechamente relacionadas. Debido a la equivalencia masa-energía, cualquier objeto que tenga masa cuando está parado (llamada masa en reposo) también tiene una cantidad equivalente de energía cuya forma se llama energía en reposo, y cualquier energía adicional (de cualquier forma) adquirida por el objeto por encima de esa energía en reposo aumentará la masa total del objeto al igual que aumenta su energía total. Por ejemplo, después de calentar un objeto, su aumento de energía podría medirse en principio como un pequeño aumento de la masa, con una escala suficientemente sensible.
Energía sonora
Desde las antiguas civilizaciones hasta la sociedad moderna, la energía siempre ha sido esencial para nuestro desarrollo y, para fomentar este crecimiento, cada vez encontramos más formas de aprovechar los distintos tipos de energía para impulsar nuestro mundo.
Cuando un objeto está en movimiento, posee energía cinética. Sin embargo, no tiene por qué ser un objeto sólido, como un coche o una bicicleta en movimiento. El movimiento de las ondas, los átomos y las moléculas también se traduce en energía cinética.
La energía cinética es una poderosa fuente de energía, basta pensar en fenómenos naturales como un huracán o un tifón. En ellos, los vientos pueden superar fácilmente velocidades de 120 km/h y empezar a causar daños catastróficos y dejar zonas inhabitables durante semanas e incluso meses.
Debido a la fuerza gravitatoria que se ejerce sobre los objetos desde el centro de la Tierra, cuanto más alejado esté un objeto del núcleo terrestre, mayor será la acumulación de energía potencial gravitatoria del objeto.
Las presas hidroeléctricas aprovechan la energía potencial de enormes masas de agua almacenadas a gran altura. Por ejemplo, la presa Hoover, en Estados Unidos, puede contener más de 28,9 millones de acres-pies de agua a una altura de más de 200 metros.
Fuentes de energía
Al igual que hay muchas formas diferentes de realizar un trabajo, también hay muchos tipos de energía. Como orientación general, la dividimos en dos tipos principales y varios subtipos. Los físicos miden la energía en julios, aunque una unidad de medida más familiar podría ser la caloría. Con esta introducción de choque, echemos un vistazo:
Las dos partes del pastel de la energía (al menos en su interpretación) son la energía cinética y la potencial. Todos los tipos de energía de los que hablaremos hoy son una forma particular de cualquiera de estas dos. La energía cinética es la que realiza un trabajo activo en este momento (como mover un objeto o calentarlo), mientras que la energía potencial es la que está «almacenada» en este momento, que puede liberarse si se dan las circunstancias adecuadas.
La energía no puede crearse ni destruirse, pero puede transformarse. Si, por ejemplo, levantas una manzana por encima de tu cabeza, estás transformando la energía cinética (de movimiento) en energía potencial (la manzana quiere caer y lo hará si la sueltas). Al caer, toda la energía potencial que has almacenado dentro de la fruta se vuelve a convertir en energía cinética. Por otro lado, una pila almacena energía química (potencial). Se puede convertir en energía eléctrica y luego en luz y calor en tu smartphone (ambos tipos de energía cinética).