Energía: Trabajo y Calor
1. CONCEPTO DE ENERGÍA
El concepto de energía es un concepto abstracto, que no pesa ni ocupa espacio,
sólo se reconoce por los efectos que produce. Por ejemplo, la gasolina no es energía,
pero contiene energía. ¿En qué se nota? Los efectos de la energía se notan cuando la
energía CAMBIA, mientras que si permanece igual no se observa nada. Son numerosos
los cambios que se relacionan con la energía en la Naturaleza, y no nos cabrá más
remedio que establecer una clasificación para no perdernos. De ahí que se habla de
distintas FORMAS de energía, aunque en sí misma, energía sólo hay una. Los cambios
que podemos tener en cuenta a nivel de estudio son: cambios de temperatura,
cambios de estado, cambios de velocidad, cambios de altura, cambios de
composición química, etc.
No hay que confundir el concepto de energía con el concepto de Fuerza, si bien
ambas producen cambios en los cuerpos, le energía es una CAPACIDAD, la fuerza es
una acción física entre dos cuerpos. Las Fuerzas si pueden transferir energía de un
cuerpo a otro, como comentaremos más adelante.
La Energía es la capacidad que tiene la materia de producir cambios.
A mediados del siglo XIX se comprobó que la energía verifica un PRINCIPIO DE
CONSERVACIÓN. Al igual que ocurre con la masa, la energía se conserva. En toda
transformación la energía no desaparece, si se genera energía. Sólo pasa de un
cuerpo a otro: LA ENERGÍA NI SE CREA NI SE DESTRUYE, SOLO SE TRANSFORMA. La
Energía no desparece, si puede llegar a DEGRADARSE, a dejar de ser útil, a dejar de
estar localizada, ya que puede disiparse a los alrededores, al entorno, en forma de
CALOR. Cuándo la Energía pasa a los alrededores en forma de calor, ¿Quién obtiene
o gana esa Energía?
1. Si una pelota está en movimiento sobre el suelo, desde el punto de vista
energético ¿Por qué se termina parando?
La energía como magnitud Física se puede medir, se puede cuantificar, aunque en
ocasiones medirla directamente a un cuerpo es complicado, pues es difícil de
cuantificar, existen procedimientos matemáticos para su cálculo mediante el
establecimiento de una serie de criterios y convenios establecidos.
La unidad en la que se mide la energía en el sistema Internacional es el JULIO. 1 Julio
de energía equivale al trabajo necesario para desplazar un cuerpo 1 metro aplicando
la Fuerza de 1 N.
Otra forma muy usual de expresar la energía es en calorías (cal), utilizada más
comúnmente para procesos de intercambio energético de calor. Se define la caloría
como la cantidad de energía que hay que aportar a un g de agua para aumentar su
temperatura 1 ºC.
1J= 0,24 cal
Se denominan formas de energía, a las formas en que ésta se manifiesta. Ésta se
puede manifestar de muy diversas maneras. Y puede pasar de un cuerpo a otro
, Energía: Trabajo y Calor
manifestándose de maneras distintas. Por ejemplo, cuando un coche está circulando,
la forma de energía contenida en la gasolina (Energía química) se va transformando
en energía mecánica de movimiento (Energía cinética), esa energía cinética se va
transfiriendo en forma de calor a los alrededores, disipándose, por lo que finalmente el
coche al parar, toda la energía contenida en la gasolina ha pasado al entorno
(chasis, aire, carretera, frenos, etc.).
Son formas de energía y que luego estudiaremos más en profundidad:
-Energía cinética: Asociada al movimiento de los cuerpos.
-Energía potencial gravitatoria: Asociada a la posición de los cuerpos, a la altura que
poseen sobre la superficie terrestre. Cuánto más distante es la posición de un cuerpo
respecto a la superficie terrestre, mas efectos puede provocar en potencia. En
potencia significa la posibilidad o capacidad de producirlos por el hecho de
encontrarse en esa determinada posición. De ahí su nombre.
-Energía potencial elástica: Energía asociada a los cuerpos elásticos cuando se
encuentran deformados. Tiene la capacidad de acumular Energía que es posible
liberar, cuando cesa la deformación.
- Energía Química: Energía asociada a los enlaces químicos entre átomos y moléculas.
Cuando rompen o se forman enlaces nuevos se produce un intercambio de energía
en forma de calor, por tanto ese calor intercambiado puede ser utilizable y traspasado
a otros cuerpos. La energía contenida en los combustibles, en los alimentos, es energía
química.
-Energía térmica: Asociada al movimiento molecular y atómico. Se manifiesta
externamente a través de la Temperatura de los cuerpos. La temperatura es un índice
del nivel de energía cinética a nivel molecular. A mayor movimiento molecular, mayor
energía térmica.
Tanto la energía Química como la Energía Interna constituyen la energía interna de la
materia Un cuerpo está formado por muchas partículas (moléculas o átomos) que se
mueven y se atraen entre sí. Por el hecho de moverse, tienen energía cinética. Por el
hecho de atraerse, tienen energía potencial (podemos compararlo con la energía
potencial gravitatoria o con la elástica). El conjunto de las energías cinéticas y
potencial asociadas a todas las moléculas o átomos que forman un cuerpo (que es
muy difícil de medir directamente) se denomina energía INTERNA.
La energía interna puede descomponerse en dos sumandos: ENERGÍA QUÍMICA
(potencial) y ENERGÍA TÉRMICA (cinética).
-Energía eléctrica: La energía eléctrica es un tipo de energía potencial. Los electrones
que forman la materia pueden desplazarse a lo largo de los cables metálicos, desde
un punto a mayor potencial (llamado polo negativo) a otro punto a menor potencial
(llamado polo positivo). El POTENCIAL se puede comparar con la ALTURA. En su
“caída”, la energía potencial de los electrones se va transformando en otros tipos de
energía. Cuando llegan al polo positivo, no pueden acumularse allí, sino que debe
existir algún tipo de generador eléctrico que devuelva a los electrones a su potencial
inicial, en el polo negativo, a costa de consumir algún tipo de energía. Como vemos,
el movimiento de los electrones es circular, de ahí que se denomine CIRCUITO
ELÉCTRICO al recorrido completo que realizan los electrones.
, Energía: Trabajo y Calor
-Energía nuclear: La Fuerza nuclear fuerte es la que mantiene unidas a las partículas en
el núcleo atómico. Si esa fuerza se libera se deprende mucha energía por la
transformación de dicha materia. En las reacciones nucleares se libera una gran
cantidad de energía debido a que parte de la masa de las partículas involucradas en
el proceso, se transforma directamente en energía. Lo anterior se puede explicar
basándose en la relación Masa-Energía producto de la genialidad del gran físico
Albert Einstein.
Se llama energía nuclear a aquella que se obtiene al aprovechar las reacciones
nucleares espontáneas o provocadas por el ser humano. Estas reacciones se dan en
algunos isótopos de ciertos elementos químicos, siendo el más conocido de este tipo
de energía la fisión del uranio-235 (235 U), con la que funcionan los reactores nucleares.
Sin embargo, para producir este tipo de energía aprovechando reacciones nucleares
pueden ser utilizados muchos otros isótopos de varios elementos químicos, como el
torio, el plutonio, el estroncio o el polonio.
Los dos sistemas con los que puede obtenerse energía nuclear de forma masiva son la
fisión nuclear(por choque de átomos, rotura de núcleos y liberación de energía) y la
fusión nuclear(choque y unión de dos átomos, para formar núcleos más estables con
la consecuente liberación de energía). La energía nuclear puede transformarse de
forma descontrolada, dando lugar al armamento nuclear; o controlada en reactores
nucleares en los que se produce energía eléctrica, energía mecánica o energía
térmica. Tanto los materiales usados como el diseño de las instalaciones son
completamente diferentes en cada caso.
-Energía luminosa o radiante: Es la energía que poseen las ondas electromagnéticas
como la luz visible, las ondas de radio, los rayos ultravioletas(UV), los rayos infrarrojos(IR),
etc. La característica principal de esta energía es que se propaga en el vacío sin
necesidad de soporte material alguno. Se transmite por unidades llamadas fotones,
estas unidades llamadas fotones actúan también como partículas. A determinadas
velocidades cercanas a la de la luz la materia se puede comportar como partícula o
como onda. A mayor velocidad más se asemeja al comportamiento de onda.
Denominamos espectro electromagnético, las diferentes frecuencias de energía en
que podemos clasificar a las ondas electromagnéticas, de menos a mayor energía:
1. CONCEPTO DE ENERGÍA
El concepto de energía es un concepto abstracto, que no pesa ni ocupa espacio,
sólo se reconoce por los efectos que produce. Por ejemplo, la gasolina no es energía,
pero contiene energía. ¿En qué se nota? Los efectos de la energía se notan cuando la
energía CAMBIA, mientras que si permanece igual no se observa nada. Son numerosos
los cambios que se relacionan con la energía en la Naturaleza, y no nos cabrá más
remedio que establecer una clasificación para no perdernos. De ahí que se habla de
distintas FORMAS de energía, aunque en sí misma, energía sólo hay una. Los cambios
que podemos tener en cuenta a nivel de estudio son: cambios de temperatura,
cambios de estado, cambios de velocidad, cambios de altura, cambios de
composición química, etc.
No hay que confundir el concepto de energía con el concepto de Fuerza, si bien
ambas producen cambios en los cuerpos, le energía es una CAPACIDAD, la fuerza es
una acción física entre dos cuerpos. Las Fuerzas si pueden transferir energía de un
cuerpo a otro, como comentaremos más adelante.
La Energía es la capacidad que tiene la materia de producir cambios.
A mediados del siglo XIX se comprobó que la energía verifica un PRINCIPIO DE
CONSERVACIÓN. Al igual que ocurre con la masa, la energía se conserva. En toda
transformación la energía no desaparece, si se genera energía. Sólo pasa de un
cuerpo a otro: LA ENERGÍA NI SE CREA NI SE DESTRUYE, SOLO SE TRANSFORMA. La
Energía no desparece, si puede llegar a DEGRADARSE, a dejar de ser útil, a dejar de
estar localizada, ya que puede disiparse a los alrededores, al entorno, en forma de
CALOR. Cuándo la Energía pasa a los alrededores en forma de calor, ¿Quién obtiene
o gana esa Energía?
1. Si una pelota está en movimiento sobre el suelo, desde el punto de vista
energético ¿Por qué se termina parando?
La energía como magnitud Física se puede medir, se puede cuantificar, aunque en
ocasiones medirla directamente a un cuerpo es complicado, pues es difícil de
cuantificar, existen procedimientos matemáticos para su cálculo mediante el
establecimiento de una serie de criterios y convenios establecidos.
La unidad en la que se mide la energía en el sistema Internacional es el JULIO. 1 Julio
de energía equivale al trabajo necesario para desplazar un cuerpo 1 metro aplicando
la Fuerza de 1 N.
Otra forma muy usual de expresar la energía es en calorías (cal), utilizada más
comúnmente para procesos de intercambio energético de calor. Se define la caloría
como la cantidad de energía que hay que aportar a un g de agua para aumentar su
temperatura 1 ºC.
1J= 0,24 cal
Se denominan formas de energía, a las formas en que ésta se manifiesta. Ésta se
puede manifestar de muy diversas maneras. Y puede pasar de un cuerpo a otro
, Energía: Trabajo y Calor
manifestándose de maneras distintas. Por ejemplo, cuando un coche está circulando,
la forma de energía contenida en la gasolina (Energía química) se va transformando
en energía mecánica de movimiento (Energía cinética), esa energía cinética se va
transfiriendo en forma de calor a los alrededores, disipándose, por lo que finalmente el
coche al parar, toda la energía contenida en la gasolina ha pasado al entorno
(chasis, aire, carretera, frenos, etc.).
Son formas de energía y que luego estudiaremos más en profundidad:
-Energía cinética: Asociada al movimiento de los cuerpos.
-Energía potencial gravitatoria: Asociada a la posición de los cuerpos, a la altura que
poseen sobre la superficie terrestre. Cuánto más distante es la posición de un cuerpo
respecto a la superficie terrestre, mas efectos puede provocar en potencia. En
potencia significa la posibilidad o capacidad de producirlos por el hecho de
encontrarse en esa determinada posición. De ahí su nombre.
-Energía potencial elástica: Energía asociada a los cuerpos elásticos cuando se
encuentran deformados. Tiene la capacidad de acumular Energía que es posible
liberar, cuando cesa la deformación.
- Energía Química: Energía asociada a los enlaces químicos entre átomos y moléculas.
Cuando rompen o se forman enlaces nuevos se produce un intercambio de energía
en forma de calor, por tanto ese calor intercambiado puede ser utilizable y traspasado
a otros cuerpos. La energía contenida en los combustibles, en los alimentos, es energía
química.
-Energía térmica: Asociada al movimiento molecular y atómico. Se manifiesta
externamente a través de la Temperatura de los cuerpos. La temperatura es un índice
del nivel de energía cinética a nivel molecular. A mayor movimiento molecular, mayor
energía térmica.
Tanto la energía Química como la Energía Interna constituyen la energía interna de la
materia Un cuerpo está formado por muchas partículas (moléculas o átomos) que se
mueven y se atraen entre sí. Por el hecho de moverse, tienen energía cinética. Por el
hecho de atraerse, tienen energía potencial (podemos compararlo con la energía
potencial gravitatoria o con la elástica). El conjunto de las energías cinéticas y
potencial asociadas a todas las moléculas o átomos que forman un cuerpo (que es
muy difícil de medir directamente) se denomina energía INTERNA.
La energía interna puede descomponerse en dos sumandos: ENERGÍA QUÍMICA
(potencial) y ENERGÍA TÉRMICA (cinética).
-Energía eléctrica: La energía eléctrica es un tipo de energía potencial. Los electrones
que forman la materia pueden desplazarse a lo largo de los cables metálicos, desde
un punto a mayor potencial (llamado polo negativo) a otro punto a menor potencial
(llamado polo positivo). El POTENCIAL se puede comparar con la ALTURA. En su
“caída”, la energía potencial de los electrones se va transformando en otros tipos de
energía. Cuando llegan al polo positivo, no pueden acumularse allí, sino que debe
existir algún tipo de generador eléctrico que devuelva a los electrones a su potencial
inicial, en el polo negativo, a costa de consumir algún tipo de energía. Como vemos,
el movimiento de los electrones es circular, de ahí que se denomine CIRCUITO
ELÉCTRICO al recorrido completo que realizan los electrones.
, Energía: Trabajo y Calor
-Energía nuclear: La Fuerza nuclear fuerte es la que mantiene unidas a las partículas en
el núcleo atómico. Si esa fuerza se libera se deprende mucha energía por la
transformación de dicha materia. En las reacciones nucleares se libera una gran
cantidad de energía debido a que parte de la masa de las partículas involucradas en
el proceso, se transforma directamente en energía. Lo anterior se puede explicar
basándose en la relación Masa-Energía producto de la genialidad del gran físico
Albert Einstein.
Se llama energía nuclear a aquella que se obtiene al aprovechar las reacciones
nucleares espontáneas o provocadas por el ser humano. Estas reacciones se dan en
algunos isótopos de ciertos elementos químicos, siendo el más conocido de este tipo
de energía la fisión del uranio-235 (235 U), con la que funcionan los reactores nucleares.
Sin embargo, para producir este tipo de energía aprovechando reacciones nucleares
pueden ser utilizados muchos otros isótopos de varios elementos químicos, como el
torio, el plutonio, el estroncio o el polonio.
Los dos sistemas con los que puede obtenerse energía nuclear de forma masiva son la
fisión nuclear(por choque de átomos, rotura de núcleos y liberación de energía) y la
fusión nuclear(choque y unión de dos átomos, para formar núcleos más estables con
la consecuente liberación de energía). La energía nuclear puede transformarse de
forma descontrolada, dando lugar al armamento nuclear; o controlada en reactores
nucleares en los que se produce energía eléctrica, energía mecánica o energía
térmica. Tanto los materiales usados como el diseño de las instalaciones son
completamente diferentes en cada caso.
-Energía luminosa o radiante: Es la energía que poseen las ondas electromagnéticas
como la luz visible, las ondas de radio, los rayos ultravioletas(UV), los rayos infrarrojos(IR),
etc. La característica principal de esta energía es que se propaga en el vacío sin
necesidad de soporte material alguno. Se transmite por unidades llamadas fotones,
estas unidades llamadas fotones actúan también como partículas. A determinadas
velocidades cercanas a la de la luz la materia se puede comportar como partícula o
como onda. A mayor velocidad más se asemeja al comportamiento de onda.
Denominamos espectro electromagnético, las diferentes frecuencias de energía en
que podemos clasificar a las ondas electromagnéticas, de menos a mayor energía:
