LA ENERGÍA

La energía es la propiedad o capacidad que tienen los cuerpos y sustancias para producir transformaciones a su alrededor. Durante las transformaciones la energía se intercambia mediante dos mecanismos: en forma de trabajo o en forma de calor.

 En la imagen vemos que la energía del viento se transforma en energía de movimiento (cinética) del velero.

 La energía no se pierde nunca, solo se transforma en otro y/o en otros tipos de energías. Este es el Principio de Conservación de la Energía.

En definitiva la energía es la capacidad de realizar cambios o trabajo. OJO otra cosa diferente es el trabajo. El movimiento provocado por esa energía sería el trabajo. Lógicamente para producir trabajo necesitamos tener energía.

El viento tiene energía, pero esa energía que posee solo se transformará en trabajo al mover el velero.

Energía del viento ==>Energía de Movimiento(cinética) ==> Trabajo.

 Según esto podemos definir la energía también como "La Capacidad de un Objeto o Sistema para Realizar Trabajo".

La energía se puede presentar en la naturaleza de diferentes formas o tipos.

Pero.... ¿Cuales son los Tipos de Energía?. Vamos a estudiar los diferentes tipos de energía, siendo las principales: térmica o calorífica, mecánica, química, eléctrica, nuclear, magnética, electromagnética, del sonido, de los seres vivos o metabólica y la energía iónica. Luego veremos una a una.

El resto de energías se derivan de estas principales, como por ejemplo la hidráulica, que es un tipo de energía mecánica.

No debemos confundir las fuentes de energía con los tipos de energía. Los tipos de energía son por ejemplo la energía cinética y potencial, nuclear, solar, eléctrica, mecánica, eólica, etc.  Las fuentes de energía serían el petróleo, el carbón, el uranio, el sol, el viento, etc. Aquí puedes ver las Fuentes de Energía.

TIPOS DE ENERGIA Y EN QUE CONSISTEN

Energía Térmica o Calorífica

Es la energía que se intercambia entre dos cuerpos con diferentes temperaturas. El calor es una forma de energía que se transfiere de unos cuerpos a otros como consecuencia de la diferencia de temperatura existente entre ellos.

Esta energía fluye siempre desde el cuerpo caliente al frío, hasta que ambos alcancen la misma temperatura. En ese momento cesa el flujo de calor de un cuerpo a otro, alcanzando lo que se llama equilibrio térmico.

Un tipo de esta energía sería la energía geotérmica, la energía contenida en forma de calor en el interior de la tierra.

Energía Mecánica: Es la suma de la energía potencial y la energía cinética.

Em = Ec + Ep

La mayoría de las veces estos dos tipos de energía, cinética y potencial, están íntimamente relacionadas, por eso se agrupan en la energía mecánica. Veamos estos dos tipos de energía.

Energía Potencial: es un tipo de energía que depende de la posición del objeto.

Energía Potencial Gravitatoria: es la más famosa y la que poseen los cuerpos por estar a una determinada altura.

Un cuerpo que está a una altura, por ejemplo el agua en la parte de arriba de una catarata, cuando cae tiene la posibilidad de realizar un trabajo al llegar abajo (golpeando una hélices, por ejemplo), por eso decimos que en la parte de arriba tiene una energía, energía potencial.

La energía potencial depende de la altura y de la masa del cuerpo:

Ep = m x g x h

m = masa del cuerpo

g = la gravedad, en el caso de la tierra siempre es la misma.

h = altura del cuerpo

Dentro de este tipo de energía (potencial) tenemos otra energía potencial, llamada energía potencial elástica, que es aquella que tienen los muelles cuando están comprimidos. Si liberamos el muelle realizará un trabajo empujando al cuerpo, lo que quiere decir que poseía energía, energía potencial elástica.

 Para calcular este tipo de energía se utiliza la siguiente fórmula:

Epe= 1/2 x K x X2 donde K es una constante del muelle y X es la distancia que se comprime el muelle.

Otro tipo de energía potencial es la energía potencial eléctrica. Es la que tiene una carga eléctrica cuando la situamos dentro de un campo eléctrico. Esta energía dependerá de la posición de la carga dentro del campo, por eso también es energía potencial. Si quieres saber más sobre este tipo de energía pincha sobre el enlace anterior subrayado en rojo.

Energía Cinética: Es la energía que poseen los cuerpos en movimiento.

Imagina un cuerpo en movimiento, si en su movimiento se encuentra un obstáculo y lo golpea, desplazará el obstáculo, lo que quiere decir que tenía energía, energía cinética o de movimiento.

Cuando un cuerpo lo aceleramos (suministramos energía) le estamos dando energía cinética, energía de movimiento.

Lógicamente la energía cinética dependerá de la velocidad del cuerpo y de su masa.

Ec = 1/2 mv2

Donde m = la masa del cuerpo y v= su velocidad.

De la energía mecánica se derivan muchas otras:

- Energía Hidráulica: la energía contenida en el agua cuando esta a una altura y se aprovecha para convertirla en otro tipo de energía, por ejemplo en las centrales hidráulicas.

-Energía Mareomotriz: aprovechar la energía de las mareas para convertirla en otro tipo de energía, por ejemplo en una central mareomotriz

- Energía Eólica: la energía contenida en el viento. Más aquí: Energía Eólica.

 - Energía Luminosa: Cuando un rayo de luz viaja de un punto a otro. Puedes saber más sobre este tipo de energía en el siguiente enlace: Energía Luminosa.

Energía Química

En una reacción química puede haber desprendimiento o absorción de energía.

Reacciones exotérmicas: aquellas en las que se desprende (emite) energía al producirse la reacción química.

Reacciones endotérmicas: aquellas en la que se necesita absorber energía del exterior para que se produzca la reacción química.

 Energía Eléctrica

Es la energía asociada a la corriente eléctrica, o lo que es lo mismo a las cargas (electrones) en movimiento.

Por ejemplo, la corriente eléctrica al atravesar una lámpara, la energía contenida en la corriente eléctrica (electrones en movimiento) se convierte en luminosa y calorífica en la bombilla.

Energía Nuclear

Es la energía que se obtiene al producir cambios en el núcleo de un átomo.

Los átomos tienen en su núcleo unas fuerzas que hacen que el núcleo se mantenga unido. Si modificamos esas fuerzas, por ejemplo, rompiendo el núcleo, se obtendría energía. Este tipo de energía es de las mayores que existen.

Hay dos formas de generar energía nuclear:

- Fisión Nuclear: rompiendo el núcleo del átomo se libera gran cantidad de energía en forma de luz y calor. Esta forma de energía es la que se utiliza para las centrales nucleares.

- Fusión Nuclear: se consigue uniendo dos núcleos de dos átomos para obtener un átomo mayor. Esta reacción genera gran cantidad de energía en la unión. Un ejemplo en el que se utiliza este tipo de energía es con la bomba atómica o bomba H (de hidrógeno).

 Energía Magnética

Esta es la que poseen los imanes. Si acercamos un cuerpo metálico a un imán, este es atraído por el imán, produciéndose un trabajo, lo que quiere decir que tenemos energía, en este caso energía magnética.

Energía Electromagnética

También llamada radiante, es la energía almacenada en una región de espacio donde existen cuerpo con cargas eléctrica y magnéticas, o lo que es lo mismo un campo electromagnético.

La característica principal de esta energía es que se puede propagar en el vacío, sin necesidad de soporte material alguno. Por ejemplo, la energía del Sol que nos llega a la tierra en forma de calor y luz.

Otros ejemplos que contienen este tipo de energía son: la luz visible, las ondas de radio, los rayos ultravioleta (UV), los rayos infrarrojo (IR), etc.

Por ejemplo, la energía fotovoltaica es aquella que aprovecha la luz del sol para transformarla en energía eléctrica mediante paneles solares fotovoltaicos.

Energía del Sonido

Es una energía de vibración, ya que el sonido está formado por ondas sonoras, que son oscilaciones que se propagan en un medio, que puede ser gaseoso (el aire) sólido (madera por ejemplo) o líquido (el agua).

Energía de los Seres Vivos o Metabólica

En nuestro cuerpo tenemos unos 50 millones de células que necesitan energía para su funcionamiento y para que el cuerpo del ser vivo siga funcionando. Cada célula produce energía en las mitocondrias, consideradas las centrales energéticas de la célula.

El cuerpo transforma lo que comemos en agua, dióxido de carbono y en energía, utilizando el oxígeno de la respiración.

La energía que obtenemos mediante la alimentación o el sol (vegetales), el cuerpo la transforma en mecánica (movimiento), térmica (calor del cuerpo) y eléctrica (transmisión de los impulsos nerviosos).

Este tipo de energía también se llama energía metabólica por que el metabolismo es el requerimiento humano de energía.

Energía iónica

Es la energía necesaria para separar un electrón del átomo, por ejemplo para producir corriente eléctrica. Fíjate en la siguiente imagen:

 Al ser el átomo eléctricamente neutro (sin carga), al separar el electrón el átomo se convierte en un ion positivo, con carga positiva, ya que le hemos quitado una carga negativa.

RESUMEN

 ¿Qué son las Fuentes de Energía?

Las Fuentes de energía son aquellas que tienen capacidad de generar energía en forma de calor, luz, etc. Podríamos decir que son las fuentes naturales que nos proporcionan la energía que necesitamos para diferentes usos.

El actual desarrollo científico y tecnológico del que disfruta la humanidad requiere la utilización de energía en cantidades cada vez mayores. Esta energía se obtiene a partir de diferentes fuentes naturales, conocidas como "Fuentes de Energía".

Se podría decir que existen 10 fuentes principales de energía diferentes que se utilizan en el mundo para generar energía. Si bien se están descubriendo otras fuentes nuevas, ninguna de ellas ha llegado a la etapa en la que se pueden utilizar para proporcionar energía de forma rentable.

Estas 10 fuentes principales de energía son: El Sol, El viento, el calor del interior de la tierra, la energía interna del hidrógeno, la subida y bajada de las mareas, el movimiento de las olas, la caída del agua, la biomasa, el Uranio y los combustibles fósiles (carbón, petróleo, etc.). Las 4 últimas son con las que se obtiene la mayoría de la energía actual.

Diferencia entre Fuentes y Tipos de Energías

No debemos confundir las fuentes de energía con los tipos de energía. Los tipos de energía son por ejemplo la energía cinética y potencial, nuclear, solar, eléctrica, mecánica, eólica, la geotérmica, hidroeléctrica, etc.  Aquí puedes verlos todos los: Tipos de Energía.

Las fuentes de energía serían el petróleo, el carbón, el uranio, el sol, el viento, etc. Gracias a estas fuentes conseguimos los diferentes tipos de energía.

Mira el siguiente gráfico donde tenemos por un lado las fuentes de energía y al lado los tipos que hay según esa fuente.

Clasificación de las Fuentes de Energía

La principal forma de clasificar las fuentes de energía es en 2 tipos, renovables y no renovables:

Renovables o inagotables: su generación es continua y son relativamente limpias. Se puede disponer de ellas sin peligro de que se agoten. Por regla general, son las que originan menor impacto medioambiental.

No renovables: al ser consumidas disminuyen en sus reservas, ya que no hay tiempo suficiente para su renovación. Son depósitos de energía que constituyen reservas limitadas y por lo tanto disminuyen a medida que se van utilizando.

Según esta clasificación tenemos las siguientes fuentes de energía. 

 Otra clasificación muy usada es la de Fuentes de Energía Convencionales y No Convencionales. La mayoría de la gente identifica las Convencionales con la No renovables, y las No convencionales con las Renovables, aunque no tiene por qué ser así. Veamos la diferencia.

Convencionales o Tradicionales: serían todas aquellas energías que se comercializa entrando a formar parte del cómputo del producto interior bruto (PIB) de un País. Según esta definición, las energías convencionales no tienen por qué ser energías no renovables, pero debido principalmente a circunstancias históricas, se puede decir que son principalmente las no renovables, como: petróleo, carbón, gas, combustibles fósiles. Estas energías se utilizan principalmente para la obtención de energía eléctrica.

No Convencionales o Alternativa: son aquellas que se buscan para suplir a las energías actuales, ya sea por su menor efecto contaminante o su posibilidad de renovación. Van orientadas a plantearse como una opción alternativa a las energías convencionales o tradicionales. Dentro de las que más se están utilizando tenemos la energía nuclear, la energía solar, la energía geotérmica, la energía eólica y la energía de la biomasa. Algunos no incluyen la nuclear como alternativa, ya que su uso se está generalizando, aunque es una energía limpia, barata y casi podríamos decir inagotable, el problema son los posibles riesgos derivados de su extracción y los residuos.

Aquí tienes más diferencias:

Recursos y Reservas de Energía

No todos los recursos energéticos (formas de obtener energía) conocidos y localizados son aprovechables. Para ello, su explotación ha de ser posible y económicamente rentable. Además, es necesario que la energía útil que se obtenga del recurso sea muy superior a la consumida en su extracción y posterior transformación.

Los recursos que cumplen estas condiciones reciben el nombre de reservas, ya que pueden aprovecharse para su transformación en energía útil en condiciones económicamente rentable.

Mientras que los recursos energéticos son muy abundantes, las reservas son muy escasas, aunque variables en el tiempo.

A medida que se abaratan los costes de explotación o aumenta el precio en el mercado, se van convirtiendo en reservas muchos recursos que antes eran inaprovechables.

Aquí te dejamos un esquema con las reservas de las fuentes de energía más utilizadas:

El desarrollo de la ciencia y la civilización está íntimamente ligada a la disponibilidad de energía en formas útiles. A la vista de esto necesitamos una combinación de fuentes de energías renovables y no renovables para seguir al ritmo actual de consumo de energía.

Por último, te dejamos un vídeo donde nos habla de las fuentes, de los efectos de su mal uso y del uso correcto de la energía.

ACTIVIDAD EN CLASE

TALLER ENERGÍA INTRODUCCIÓN