El primer principio de la termodinámica se puede expresar así: la

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Tema: Energía
El primer principio de la termodinámica se puede expresar así: la variación de energía
interna de un sistema es igual al calor absorbido menos el trabajo externo realizado
por el sistema.
Si pensamos en una máquina sencilla a la que se pueda aplicar de forma directa esta
definición, por ejemplo, una locomotora de vapor, tenemos que esta máquina térmica
varía su energía a medida que adsorbe calor de la combustión de carbón para generar
vapor que mueve los pistones del motor produciendo trabajo mecánico.
La energía tiene un gran número de formas diferentes, así tenemos: energía eléctrica,
cinética, gravitatoria, nuclear, química, entre otras. La energía ni se crea ni se
destruye, únicamente se transforma y esto explica el porqué de sus diferentes formas.
Cuando se habla de generar energía o de un generador de energía, como por ejemplo
un generador eólico, en realidad estamos ante una máquina capaz de transformar
energía de una forma a otra que nos es útil.
La transferencia de energía en sus diferentes formas permite construir sistemas
capaces de generar trabajo útil, dependiendo del tipo de energía variará la expresión
matemática utilizada para su cálculo, con diferentes magnitudes implicadas según el
caso. Lo visto hasta ahora lleva de forma directa a que las unidades físicas para la
medida de la energía y del trabajo son las mismas: Julio (J) en el sistema
internacional.
Veamos algunas formas comunes de energía:
Energía potencial
Es la energía que posee un cuerpo de masa m, situado en el campo gravitatorio
terrestre debido a la altura h a la que se encuentra. Se expresa como Ep= mgh
Energía cinética
Es la energía que tiene un cuerpo debido a su velocidad. Se expresa como:
Ec= (1/2)mv2, expresión que se puede obtener a partir del cálculo del trabajo W que
hace una fuerza F cuando mueve un cuerpo de masa m a una velocidad v a lo largo de
una trayectoria s entre dos puntos a y b:
b
b
a
a
W = ∫ Fds = ∫ mvdv =
1
1
mv 2b − mv a2
2
2
Energía eléctrica
La energía eléctrica E de una partícula cargada es el producto de la carga de la
partícula q por el potencial eléctrico V: E= qV. Si tenemos en cuenta las unidades:
(J)= (C)(V). El trabajo realizado por una partícula cargada que pasa de un punto 1 que
tiene un potencial V1 a un punto 2, de potencial V2 teniendo que V1> V2, viene dado
por la variación de la energía eléctrica: W= q V1- q V2= q(V1- V2).
Si dividimos la ecuación anterior por el tiempo transcurrido tenemos una expresión en
términos de potencia eléctrica: P= I(V1- V2). Considerando las unidades en el sistema
internacional (W)= (A)(V).
BIBLIOGRAFIA RECOMENDADA:
ALONSO, M. y FINN, E. J., “Física” (Addison-Wesley Iberoamericana, Wilmington,
1995). Cap. 9: Trabajo y energía, Cap 16. Termodinámica, apartados 16.1 al 16.5,
Cap. 24: Corrientes eléctricas, apartado 24.5.