LA ENERGÍA SOLO SE TRANSMITE

LA ENERGÍA SOLO SE
TRANSMITE
Contenidos
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La energía solo se transmite . . . . . . . . . .
Cómo se mueve la energía de un cuerpo a otro
La energía puede transformarse . . . . . . . .
La energía se desperdicia . . . . . . . . . . . .
Preguntas abiertas . . . . . . . . . . . . . . .
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Educadores
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Calor
Mecanismos
Trabajo
por los que
se transmite
Masa
La energía solo
se transmite
de unos cuerpos a otros
al transmitirse
Puede transformarse
Ley de Conservación de
la Energía
al transmitirse,
tiene que
seguir unas
Reglas
Segundo
Principio de
la Termodinámica
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LA ENERGÍA SOLO SE
TRANSMITE
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La energía solo se transmite
El número de procesos de nuestra vida cotidiana que podemos pensar en relación con la
energía es inmenso. Y muchos de ellos son totalmente diferentes en cómo suceden, los aparatos que se ven involucrados, etc. Pero en el fondo, todos los procesos se reducen al mismo:
En todos los procesos la energía se transmite de un cuerpo a otro, y en estas
transmisiones no desaparece nada de energía.
Esta idea tiene varios nombres: Primer Principio de la Termodinámica y Ley de Conservación
de la Energía son los más normales. Seguro que a veces la habremos oído enunciar de otra
manera: la energía ni se crea ni se destruye, solo se transforma.
2
Cómo se mueve la energía de un cuerpo a otro
Sin energía, nada cambiaría; todo permanecería igual a lo largo del tiempo. Por tanto,
cualquier proceso tiene una dimensión energética. Así, mientras ocurre el proceso, un cuerpo
va perdiendo energía y otros la van ganando.
Por ejemplo, al lanzar un objeto, nosotros hacemos un esfuerzo para impulsarlo
consumiendo parte de nuestra energía. El objeto absorbe esta energía y la almacena en forma de energía cinética. En el momento de soltarlo, nosotros hemos perdido
energía y el objeto tiene más que al principio, pero en total, la energía es la misma.
Queda repartida de otra forma.
Lo que nos suele interesar de los procesos la mayoría de las veces no es
la energía que tiene un cuerpo u otro en términos absolutos, sino cómo y
cuánta se transmite, o sea: cómo y cuánta entra o sale de él.
Hay tres mecanismos por los que puede entrar o salir energía de un cuerpo:
Intercambiando calor. Si tenemos un cuerpo a mucha temperatura y lo ponemos en contacto con algo más frío, saldrá energía de él a medida que se vaya enfriando. Esa energía
la absorberá el cuerpo que inicialmente estaba frío, que se irá calentando. A la energía
que se intercambia de esta manera le solemos llamar calor.
DEF.
Primer
Principio de la
Termodinámica
DEF. Ley de
Conservación
de la Energía
LA ENERGÍA SOLO SE
TRANSMITE
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Intercambiando trabajo. Un cuerpo puede ceder energía a otro ejerciendo un trabajo sobre
él, por ejemplo, desplazándolo, aplastándolo, deformándolo (todos ejemplos de trabajo mecánico), o cargándolo eléctricamente.1
Intercambiando masa. Algunas formas de energía están ligadas a la naturaleza y cantidad
de la sustancia que forma un cuerpo, por ejemplo la energía química almacenada en él.
Por tanto, si se añade más sustancia a un cuerpo, éste ganará la energía contenida en la
masa que recibe. Es decir, que cuando ingerimos un alimento, ganamos la energía que
éste contiene en forma química. Si ingerimos más cantidad, ganaremos más energía.
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La energía puede transformarse
Todas las sustancias contienen energía almacenada de todas las formas posibles: energía interna, energía mecánica, energía química, energía nuclear, energía eléctrica y energía
electromagnética, aunque algunas veces, la proporción de energía almacenada de algunas
de estas formas puede ser diminuta frente a las demás.
¿Podría una sustancia cambiar la forma de la que almacena su energía?
La respuesta es fácil: sí, aunque no es igual de fácil pasar de unas formas
de energía a otras.
Un ejemplo cotidiano es cuando un cuerpo transforma su energía potencial en energía
cinética mientras cae desde una cierta altura. Otro ejemplo cotidiano es cuando nos frotamos las manos porque tenemos frío, y transformamos la energía del movimiento en energía
interna, valiéndonos de la fricción.
Muchas veces, una cierta cantidad de sustancia está obligada –por su propia naturaleza—
a almacenar una cantidad de energía de una sola forma. Si se intentase cambiar de forma de
energía, seguramente la sustancia se convertiría en otra cosa.
Por ejemplo, si intentásemos hacer que la energía química de un litro de gasolina se transformase en energía interna, tendríamos que quemar la gasolina y dejaría
de serlo.
1
En ocasiones es muy difícil distinguir el calor y el trabajo. No obstante, los ejemplos puestos aquí son suficientes para formarse una idea intuitiva.
LA ENERGÍA SOLO SE
TRANSMITE
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Sin embargo, es muy frecuente que la energía se almacene de distinta forma cuando la
transmitimos de un cuerpo a otro. Por ejemplo, la energía contenida en la gasolina de un coche acaba transmitiéndose al conjunto del vehículo, que la almacena principalmente en forma de energía mecánica. En una central eléctrica de carbón, la energía química acaba transmitiéndose a los cables de la red, en donde viaja como energía eléctrica.
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La energía se desperdicia
Reflexionemos sobre la Ley de Conservación de la Energía.2 El hecho de que la energía
total siempre sea la misma, que no pueda desaparecer, puede hacernos pensar que se puede
usar indefinidamente. Desde antiguo hay inventores que han intentado ingeniar máquinas
que nunca parasen de moverse a base de dar y recibir la misma cantidad de energía. . . Y sin
embargo, no es posible.
En todo lo que ocurre, en todos los procesos, se desperdicia parte de la
energía. No desaparece, es que pasa a un cuerpo en donde ya no resulta
útil: el entorno, todo lo que nos rodea.
Dicho de otro modo: cuando nosotros hacemos cualquier cosa, parte de la energía realmente acaba usándose para nuestro propósito, pero otra parte acaba siendo absorbida por
el entorno, generalmente en forma de calor. La idea de que en todo proceso se desperdicia
parte de la energía se llama Segundo Principio de la Termodinámica.
Esto es lo que da lugar al concepto de eficiencia energética de un proceso, que es una
comparación entre cuánta energía realmente conseguimos aprovechar con cuánta realmente gastamos. El indicador básico es precisamente el cociente entre la energía aprovechada y
la realmente consumida en un proceso, aunque para algunas aplicaciones se usan otros más
sofisticados.
Dependiendo del contexto específico de que se trate, puede recibir diversos nombres. En
el contexto de motores en general, suele hablarse de rendimiento, en electrodomésticos, eficiencia energética y en climatización coeficiente de rendimiento estacional, entre otros.
Este concepto es fundamental hoy en día tanto para el diseño como para la comercialización de máquinas y aparatos. Todos los electrodomésticos comercializados en Europa deben
incluir una etiqueta de eficiencia energética en donde se especifican sus prestaciones energéticas mas relevantes.3
2
Ver ¿Qué es la energía?
Para mayor detalle puede consultarse la página web dedicada a la eficiencia energética en la web de la Comisión Europea: http://ec.europa.eu/energy/efficiency/index_en.htm
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DEF. Segundo
Principio de la
Termodinámica
DEF. eficiencia
energética
LA ENERGÍA SOLO SE
TRANSMITE
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Preguntas abiertas: Lo que uno debe aprender a analizar a su alrededor
Para poder usar la energía más racionalmente y progresar hacia la sostenibilidad, es muy
importante aprender a analizar de qué manera se transmite la energía en los procesos que
nos rodean:
¿De dónde proviene la energía que utilizamos en todas las actividades del día? Nosotros
y las máquinas y aparatos que usamos constantemente. . .
La energía de la gasolina del coche, ¿en qué se emplea? Seguro que una parte en mover
el vehículo, pero, ¿y el resto? ¿Qué mecanismos de transmisión de energía tienen lugar?
¿Cómo acaba la energía llegando al entorno?
Cuando uno se zambulle en una piscina, al entrar en el agua, se frena rápidamente. ¿Qué
cuerpo recibe la energía cinética que uno pierde? ¿Cómo la almacena? ¿Dónde termina
esa energía al cabo de un tiempo?
¿Qué ahorra más energía, tener una bombilla de incandescencia apagada un minuto o
sustituirla por una equivalente de LED?
¿Qué motivos puede haber para que una bombilla de LED transforme la energía eléctrica
en energía luminosa de forma más eficiente que una de incandescencia?
¿Qué proporción de la energía que usamos proviene de fuentes renovables?