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Formas de Energía: Definición y ejemplos

Publicado el 16 abril, 2024

¿Cuáles son las formas de energía?

El concepto de energía no puede definirse simplemente en una sola afirmación. Pero en la mayoría de las fuentes, la energía se refiere a la capacidad de realizar un trabajo. ¿Qué significa esta definición? Una cascada, por ejemplo, tiene energía potencial gravitacional. Esta forma de energía se puede utilizar para realizar trabajos como hacer girar una turbina de una central hidroeléctrica, que se puede utilizar para varios propósitos, incluido alimentar electrodomésticos en un hogar o satisfacer las necesidades eléctricas de la comunidad. Otro ejemplo de cómo se utiliza la energía para realizar un trabajo es el arco. Cuando está doblado, tiene energía potencial elástica. Se transforma en energía cinética de la flecha cuando se suelta el arco.

energía potencial gravitacional en una cascada

Una característica de la energía es que siempre se conserva y sólo puede transformarse de una forma a otra. Por ejemplo, un vagón de montaña rusa tiene energía potencial gravitacional mientras se encuentra en una posición elevada en la pista. Al caer, su energía potencial disminuye y se transforma en energía cinética. Es por eso que su velocidad aumenta aún más a medida que avanza por la pista. La energía química almacenada en la madera también se transforma en energía térmica y radiante mediante la combustión, que puede utilizarse tanto como fuente de calor como de luz.

Aunque no existe una definición única de energía, cada forma de energía se puede describir con mayor detalle. ¿Cuáles son las formas de energía? En las siguientes secciones se analizan seis tipos de energía, incluida la energía térmica, radiante, química, eléctrica, nuclear y mecánica.

Energía térmica

La energía térmica es la forma de energía relacionada con el calor. Es la energía cinética de las moléculas que se mueven rápidamente que componen un objeto. Cuando un objeto se calienta, sus moléculas se mueven cada vez más rápido, aumentando su energía térmica, lo que eventualmente aumenta la temperatura del objeto.

La energía térmica de una máquina de vapor se transforma en energía mecánica que se encarga de mover un pistón o hacer girar las ruedas y turbinas de una máquina. Otra aplicación de la energía térmica es el uso de calor geotérmico para aprovechar la electricidad. Una central geotérmica utiliza el calor procedente del interior de la Tierra para abastecer las necesidades eléctricas de varias comunidades.

La central geotérmica utiliza energía térmica.

Energía radiante

La energía radiante, o radiación electromagnética, es la forma de energía que se encuentra en las ondas electromagnéticas. Las ondas electromagnéticas están compuestas de pequeños paquetes de energía individuales y llamados fotones. Ejemplos comunes de energía radiante son la luz proveniente del sol y el resplandor rojo de las brasas al quemarse.

la luz del sol es un ejemplo de energía radiante

No toda la energía radiante es visible a simple vista. La luz visible sólo ocupa una estrecha banda del espectro electromagnético. Las ondas de radio, las microondas y la radiación infrarroja son tipos de energía radiante que tienen longitudes de onda más bajas y frecuencias más pequeñas. La radiación ultravioleta, los rayos X y los rayos gamma son ondas electromagnéticas caracterizadas por energías más altas, longitudes de onda más cortas y frecuencias más altas. La energía radiante se aprovecha a través de paneles solares, que luego se transforma en electricidad. Las plantas también convierten la energía radiante en química mediante la fotosíntesis.

Energía química

La energía química es la forma de energía almacenada en los enlaces químicos entre átomos. Cuando se forman o rompen enlaces químicos mediante reacciones químicas, se libera energía. Los alimentos y los combustibles, por ejemplo, contienen energía almacenada debido a la posición relativa de los átomos dentro de las moléculas.

La madera, cuando se combina con oxígeno, sufre una reacción de combustión. La energía química almacenada en la madera se transforma luego en energía luminosa y térmica. Los combustibles fósiles como el petróleo, el carbón y el gas natural contienen hidrocarburos que también se queman cuando reaccionan con el oxígeno del aire. Cuando se quema, la energía química almacenada en los combustibles fósiles se transforma en luz y calor. Los combustibles fósiles son una de las fuentes de energía más baratas que se utilizan hoy en día en el transporte y la generación de electricidad. Tanto la madera como los combustibles fósiles demuestran ejemplos de transformación de energía de química a térmica. Las baterías también almacenan energía química para producir electricidad.

La combustión de la madera transforma la energía química en luz y calor.

Energía eléctrica

La energía eléctrica se deriva del movimiento de partículas cargadas negativamente (electrones). La diferencia de potencial suministrada por una fuente de voltaje, como una batería, permite que los electrones se muevan y produzcan corriente eléctrica.

La energía eléctrica no es una fuente primaria de energía. En cambio, se le conoce como “moneda energética” o “portador de energía”, ya que se produce a partir de otras fuentes primarias de energía. Es una forma de transportar y utilizar la energía producida por otras fuentes de energía. La energía eléctrica tiene una amplia gama de usos, como alimentar electrodomésticos y aparatos electrónicos, cocinar alimentos, proporcionar calor en varios establecimientos y cargar vehículos eléctricos. Las estufas eléctricas, por ejemplo, demuestran ejemplos de transformación de energía de eléctrica a térmica.

estufa eléctrica

La energía eléctrica es difícil de almacenar, pero se pueden utilizar baterías y condensadores para almacenarla incluso durante un período de tiempo limitado. Los componentes eléctricos como las bombillas y otros dispositivos electrónicos transforman la energía eléctrica en otras formas de energía como luz, calor y sonido.

Energía nuclear

La energía nuclear es la energía almacenada en los átomos. Se libera cuando se rompen los enlaces que sujetan el núcleo de un átomo. Las centrales nucleares aprovechan esta energía mediante la fisión nuclear. ¿Cómo funciona la fisión nuclear? Se utiliza un neutrón para chocar con un átomo de uranio, lo divide y libera una enorme cantidad de energía en el proceso. El proceso libera más neutrones y se utiliza para dividir otros átomos de uranio. Esta reacción nuclear se controla en las centrales nucleares para producir suficiente calor para convertir el agua en vapor. Luego, la energía térmica se transforma en energía mecánica que se utiliza para hacer girar las turbinas y producir electricidad.

Las centrales nucleares aprovechan la energía nuclear.

El núcleo del sol también libera energía nuclear cuando sufre fusión nuclear. A diferencia de la fisión nuclear, la fusión nuclear libera energía nuclear a medida que los átomos se fusionan o fusionan para formar átomos nuevos y más pesados. En el núcleo del Sol, los átomos de hidrógeno se fusionan para formar helio y liberan energía nuclear en el proceso. Luego se transforma en luz y calor, que llega a la Tierra en forma de luz solar.

¿Qué similitudes y diferencias comparten la energía nuclear y la energía química? Ambos procesos liberan energía. Pero la mayoría de los núcleos atómicos son estables, por lo que la energía necesaria para liberar energía nuclear es varias magnitudes mayor que la energía química. La energía química sólo implica la reordenación de los electrones de un átomo, mientras que la energía nuclear implica la división de los núcleos de un átomo. Las reacciones químicas también se ven afectadas más fácilmente por cambios en las condiciones ambientales, como los cambios de temperatura y presión, a diferencia de las reacciones nucleares.

Energía mecánica

La energía mecánica es la energía que obtiene un determinado objeto debido a su movimiento o posición. Es la suma de la energía potencial y la energía cinética. ¿Cuál es la diferencia entre los dos?

La energía potencial es una forma de energía debida a la posición o configuración de un objeto en relación con su entorno. Existen varios tipos de energía potencial asociados con diferentes fuerzas. Algunos de estos tipos son la energía potencial gravitacional y la energía potencial elástica. La energía potencial gravitacional depende de la altura vertical del objeto en relación con una posición de referencia. Los objetos a cierta altura tienen energía potencial gravitacional y una vez liberados desde esa altura tienen la capacidad de realizar trabajo. Por ejemplo, se puede utilizar un bloque de madera elevado para empujar una estaca en el suelo debido a la energía potencial gravitacional de la madera. Por otra parte, un resorte comprimido tiene energía potencial elástica. Cuando se suelta, también puede realizar trabajos como lanzar una pelota o lanzar un dardo con una pistola de dardos.

El resorte ha almacenado energía potencial elástica.

La energía cinética es una forma de energía debida al movimiento de un objeto, que puede realizar trabajo. Un martillo en movimiento puede clavar un clavo de hierro en la madera, mientras que un automóvil en movimiento puede mover una barrera cuando la golpea. En ambos casos, los objetos en movimiento aplican una fuerza que desplaza a otros objetos.

Resumen de la lección

La energía se describe como la capacidad de un sistema para realizar un trabajo. La cantidad total de energía del universo siempre se conserva, pero puede transformarse de una forma a otra. Las diferentes formas de energía incluyen la energía térmica, radiante, química, eléctrica, nuclear y mecánica.

¿Cuáles son los diferentes ejemplos de transformación energética en la vida real? Cuando uno se encuentra cerca de una fogata, se produce energía tanto térmica como radiante. Por eso uno puede ver la luz del fuego y sentir su calor. Las baterías almacenan energía química que puede convertirse en energía eléctrica. La transformación de energía también se observa cuando se conecta un enchufe a una fuente de alimentación de pared. El dispositivo utiliza energía eléctrica para producir otras formas de energía, como luz, sonido o calor. La fisión nuclear implica la división del núcleo para formar elementos más ligeros, liberando energía nuclear en el proceso. Por último, un objeto posee energía mecánica debido a su posición ( energía potencial ) o a su movimiento ( energía cinética ).

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