Transformación energética para niños
La transformación de la energía es el proceso en el que la energía cambia de un tipo a otro. Imagina que la energía es como un camaleón: puede cambiar su color (su forma) pero sigue siendo la misma energía. En física, la energía es la capacidad de hacer un trabajo, como levantar algo, o de producir calor.
Una regla muy importante en la ciencia es la ley de conservación de la energía. Esta ley nos dice que la energía no se crea ni se destruye, solo se transforma o se transfiere de un lugar a otro.
La energía, en sus diferentes formas, se usa en la naturaleza y en nuestra vida diaria. Por ejemplo, para calentar una casa, un horno quema combustible. La energía química que está guardada en el combustible se convierte en energía térmica (calor). Este calor luego se pasa al aire de la casa para subir su temperatura.
Contenido
¿Cómo se transforma la energía?
La energía puede cambiar de muchas maneras. A veces, estas transformaciones son muy eficientes, lo que significa que casi toda la energía se convierte en la nueva forma deseada.
La energía térmica: un caso especial
Convertir otras formas de energía en energía térmica (calor) puede ser muy eficiente, casi al 100%. Por ejemplo, cuando frotas tus manos, la energía de tu movimiento (energía cinética) se convierte casi por completo en calor. También, cuando un objeto cae en el vacío, su energía potencial (por estar en alto) se convierte en energía cinética (de movimiento) con una eficiencia muy alta.
Sin embargo, convertir la energía térmica en otras formas de energía útiles es más complicado y menos eficiente. Esto se debe a que el calor es una forma de energía muy "desordenada". Piensa en las partículas de un objeto caliente: se mueven de forma aleatoria y caótica. Es difícil organizar ese movimiento caótico para que haga un trabajo específico. Por eso, cuando usamos el calor para hacer algo, como mover un motor, siempre se pierde una parte de esa energía en forma de calor que no se puede aprovechar.
Para que las transformaciones de energía sean lo más eficientes posible, es mejor evitar que la energía se convierta en calor si no es el objetivo final. Por ejemplo, en las centrales nucleares, la energía de los átomos se convierte primero en calor y luego en electricidad. Si se pudiera convertir directamente, sería mucho más eficiente.
La historia de la energía en el universo
Desde el Big Bang, el universo ha estado lleno de energía en diferentes formas. Con el tiempo, esta energía se ha ido "liberando" y transformando en tipos más activos, como la energía de movimiento o la energía de la luz.
Energía de la gravedad
Una forma de transformación de energía ocurre cuando el hidrógeno, que se formó en el Big Bang, se junta para crear planetas. En este proceso, parte de la energía potencial de la gravedad se convierte directamente en calor. Por ejemplo, en planetas como Júpiter y Saturno, el calor que se genera por el lento colapso de sus enormes atmósferas de gas es lo que impulsa la mayoría de sus sistemas climáticos, como los vientos y las tormentas.
En la Tierra, una parte importante del calor que viene del interior del planeta se produce por el lento asentamiento de los materiales que lo forman, lo que también genera calor.
Energía de la desintegración atómica
Otro ejemplo de cómo se libera la energía del Big Bang es la desintegración de ciertos átomos. Esto libera energía que estaba "guardada" en elementos pesados como el uranio y el torio. Esta energía se almacenó cuando estos elementos se formaron, un proceso que ocurrió gracias a la energía liberada por la explosión de supernovas. La energía guardada en el uranio se libera poco a poco de forma natural, o de repente en procesos como la fisión nuclear. En ambos casos, parte de la energía que mantiene unidos los núcleos de los átomos se libera como calor.
Energía de la fusión del hidrógeno
En una cadena de transformaciones similar, la fusión nuclear del hidrógeno en el Sol libera otra reserva de energía que se creó en el Big Bang. En ese momento, el universo se expandió y se enfrió muy rápido, impidiendo que todo el hidrógeno se fusionara en elementos más pesados. Esto dejó al hidrógeno como una fuente de energía potencial que puede liberarse mediante la fusión nuclear. Este proceso de fusión se activa por el calor y la presión que se generan cuando las nubes de hidrógeno se unen para formar estrellas. Parte de la energía de la fusión se transforma en luz estelar.
La luz del Sol, al llegar a la Tierra, también se transforma. Por ejemplo, puede almacenarse como energía potencial gravitacional cuando el agua se evapora de los océanos y cae como lluvia en lugares altos. Luego, esta agua puede usarse en una presa hidroeléctrica para mover turbinas y generar electricidad.
La luz solar también es la fuerza detrás de muchos fenómenos climáticos en la Tierra, como los huracanes, que ocurren cuando grandes áreas de océano cálido liberan de repente su energía térmica para crear movimientos de aire violentos.
Además, la luz solar es capturada por las plantas a través de la fotosíntesis. Las plantas usan la luz, el dióxido de carbono y el agua para crear azúcares y oxígeno, que son formas de energía química guardada. Esta energía puede liberarse rápidamente en un incendio forestal o más lentamente cuando los animales o los humanos comen esas plantas y sus cuerpos las usan para obtener energía.
En todas estas transformaciones, la energía potencial que se almacenó en el Big Bang se libera más tarde por diferentes eventos. A veces, se guarda de varias maneras durante mucho tiempo antes de ser liberada como una energía más activa. Todos estos procesos implican que un tipo de energía se convierte en otro, incluyendo el calor.
Ejemplos de transformación de energía
En una central eléctrica de carbón
Una central eléctrica que usa carbón transforma la energía así:
- La energía química del carbón se convierte en energía térmica (calor) cuando se quema.
- El calor de los gases de la combustión se transfiere al agua, creando vapor caliente (más energía térmica).
- La energía térmica del vapor se convierte en energía mecánica al mover una turbina.
- La energía mecánica de la turbina se convierte en energía eléctrica por un generador. Esta es la energía que usamos en casa.
En estas centrales, los pasos de quemar el carbón y generar electricidad son muy eficientes, pero los pasos intermedios de convertir el calor en movimiento son menos eficientes. Las centrales de gas más modernas pueden alcanzar una eficiencia de conversión del 50%.
En un motor de coche
En un motor de coche, ocurren estas transformaciones:
- La energía química del combustible se convierte en energía de movimiento (cinética) del gas en expansión al quemarse.
- La energía de movimiento del gas empuja el pistón en línea recta.
- El movimiento lineal del pistón se convierte en el movimiento giratorio del cigüeñal.
- El movimiento giratorio del cigüeñal pasa a la transmisión.
- La transmisión envía el movimiento giratorio a las ruedas.
- El movimiento giratorio de las ruedas se convierte en el movimiento lineal del vehículo.
Otras conversiones de energía
Existen muchas máquinas y dispositivos que convierten una forma de energía en otra:
- Termoeléctricos: Convierten el calor en energía eléctrica.
- Energía geotérmica: Usa el calor de la Tierra para generar energía eléctrica.
- Motores térmicos (como los de los coches o las máquinas de vapor): Convierten el calor en energía mecánica.
- Energía térmica oceánica: Usa las diferencias de temperatura del océano para generar energía eléctrica.
- Represas hidroeléctricas: Convierten la energía potencial gravitacional del agua en energía eléctrica.
- Generador eléctrico: Convierte la energía cinética (movimiento) o el trabajo mecánico en energía eléctrica.
- Pilas de combustible: Convierten la energía química en energía eléctrica.
- Batería (electricidad): Almacena energía química y la convierte en energía eléctrica.
- Fuego: Convierte la energía química en calor y luz.
- Lámpara eléctrica: Convierte la energía eléctrica en calor y luz.
- Micrófono: Convierte el sonido en energía eléctrica.
- Potencia de las olas: Convierte la energía mecánica de las olas en energía eléctrica.
- Molinos de viento: Convierten la energía eólica (del viento) en energía eléctrica o mecánica.
- Piezoeléctricos: Convierten la presión en energía eléctrica.
- Fricción: Convierte la energía cinética en calor.
- Calentador eléctrico: Convierte la energía eléctrica en calor.
- Fotosíntesis: Convierte la radiación electromagnética (luz solar) en energía química.
- Hidrólisis de ATP: Convierte la energía química de una molécula llamada ATP en energía mecánica (para el movimiento muscular, por ejemplo).
Galería de imágenes
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Transformación energética usando lenguaje de sistemas de energía
Véase también
En inglés: Energy transformation Facts for Kids
- Ley de conservación
- Conservación de energía
- Principios de la termodinámica
- Calidad energética
