Energía para niños
La energía es una palabra que usamos mucho, pero ¿sabes qué significa realmente? En pocas palabras, la energía es la capacidad de hacer que las cosas funcionen, se muevan o cambien. Todo lo que nos rodea, desde un coche en movimiento hasta una planta que crece, necesita energía para existir y transformarse.
En la física, la energía se entiende como la capacidad de realizar un trabajo. Por ejemplo, cuando empujas un carrito, estás aplicando energía para que se mueva. En el mundo de la tecnología y la economía, la energía se refiere a los recursos naturales que usamos para producir electricidad, mover vehículos o calentar nuestras casas.
La naturaleza está en constante cambio, y la energía es lo que permite todos esos cambios. Es una propiedad de los objetos y sistemas que les permite transformarse o afectar a otros, provocando cambios en ellos. La masa y la energía están muy conectadas; de hecho, la famosa ecuación de Albert Einstein, E=mc², nos dice que la masa puede transformarse en energía y viceversa.
Los seres vivos, como nosotros, necesitamos energía para vivir. La obtenemos de los alimentos que comemos. Nuestra sociedad también necesita energía para funcionar, y la conseguimos de diferentes recursos energéticos como los combustibles fósiles, la energía nuclear o las energías renovables. Incluso el clima de la Tierra y sus ecosistemas funcionan gracias a la energía del Sol y al calor que viene del interior de nuestro planeta.
La unidad de medida que usamos para la energía es el julio (J), llamado así en honor al científico inglés James Prescott Joule.
¿Cómo entendemos la energía?
La energía a través del tiempo
La palabra energía viene del griego enérgeia, que significaba 'actividad' u 'operación'. Se cree que el filósofo Aristóteles la usó por primera vez hace mucho tiempo, en el siglo IV antes de Cristo, aunque con un significado más amplio que el actual.
Mucho después, a finales del siglo XVII, el científico Gottfried Leibniz habló de la vis viva (fuerza viva), que era la masa de un objeto multiplicada por su velocidad al cuadrado. Él pensaba que esta "fuerza viva" se mantenía constante. Más tarde, en 1807, Thomas Young fue el primero en usar la palabra "energía" con el significado que le damos hoy.
En el siglo XIX, otros científicos como Gustave-Gaspard Coriolis y William John Macquorn Rankine ayudaron a definir la energía cinética (la energía del movimiento) y la energía potencial (la energía almacenada). Fue James Prescott Joule quien, en 1845, descubrió la relación entre el trabajo mecánico y el calor. Todos estos descubrimientos llevaron a la importante idea de la conservación de la energía, que dice que la energía no se crea ni se destruye, solo se transforma.
La energía en la física
En la física clásica, la ley de conservación de la energía es fundamental. Significa que en un sistema aislado (donde no entra ni sale energía), la cantidad total de energía siempre es la misma. Esto incluye la energía mecánica, el calor, la energía electromagnética y otros tipos de energía potencial.
Por ejemplo, la energía cinética se mide por el movimiento de un objeto, la energía potencial por su posición o su forma, la energía térmica por su temperatura y la energía química por su composición.
En la teoría de la relatividad de Albert Einstein, la energía y la masa están tan relacionadas que se consideran dos formas de lo mismo. Por eso, la famosa fórmula E=mc² nos dice que la masa de un objeto puede convertirse en una gran cantidad de energía.
La energía es una propiedad de los sistemas físicos, no es algo que podamos tocar. Es una forma de entender cómo funcionan las cosas y cómo se transforman.
Tipos de energía en física
La energía se presenta de muchas formas. Aquí te explicamos algunas de las más comunes:
- Energía mecánica: Es la suma de la energía de movimiento y la energía almacenada.
- Energía cinética: Es la energía que tienen los objetos debido a su movimiento. Cuanto más rápido se mueve algo o más masa tiene, más energía cinética posee.
- Energía potencial: Es la energía que un objeto tiene almacenada debido a su posición o estado. Por ejemplo, una pelota en lo alto de una colina tiene energía potencial gravitatoria, y un muelle comprimido tiene energía potencial elástica.
- Energía electromagnética:
- Energía radiante: Es la energía que viaja en forma de ondas electromagnéticas, como la luz del sol o las ondas de radio.
- Energía eléctrica: Es la energía que resulta de la diferencia de potencial entre dos puntos, lo que permite que la electricidad fluya y encienda una bombilla.
- Energía en la termodinámica:
- Energía interna: Es la suma de todas las energías de las partículas que forman un sistema.
- Energía térmica: Es la energía que se libera en forma de calor.
Energía en la química
En la química, la energía está presente en los enlaces químicos que unen los átomos para formar moléculas.
- Energía de ionización: Es la energía necesaria para quitar un electrón de un átomo.
- Energía de enlace: Es la energía almacenada en los enlaces químicos. Cuando ocurren reacciones químicas, esta energía puede liberarse o absorberse.
Un gran ejemplo de energía química en la vida es la fotosíntesis en las plantas, donde la energía de la luz solar se convierte en energía química para crear alimentos. En los animales, la respiración es el proceso inverso, donde se libera energía de los alimentos.
Energía en la biología
En la biología, la energía es vital para todos los organismos. Permite el crecimiento y desarrollo de las células y los orgánulos. La energía que usamos para respirar se guarda principalmente en el oxígeno y se libera al reaccionar con moléculas de carbohidratos, lípidos y proteínas de nuestros alimentos.
Las plantas capturan la energía de la luz solar en la fotosíntesis, transformando el dióxido de carbono y el agua en carbohidratos y oxígeno. Esta energía almacenada puede ser liberada de repente, como en un incendio forestal, o lentamente, como cuando los animales o humanos digieren los alimentos.
Energía en las ciencias de la Tierra
En la geología, fenómenos como el movimiento de los placas tectónicas, la formación de montañas, los volcanes y los terremotos se explican por las transformaciones de energía dentro de la Tierra.
Los fenómenos meteorológicos como el viento, la lluvia, los rayos y los huracanes son el resultado de la energía del Sol en la atmósfera de la Tierra. Por ejemplo, la luz solar calienta el agua de los océanos, que se evapora y sube, almacenando energía potencial. Cuando esa agua cae como lluvia o nieve en las montañas, puede usarse para generar electricidad en presas.
El calor del interior de la Tierra, liberado por la desintegración radiactiva de los átomos, impulsa el movimiento de las placas tectónicas y puede levantar montañas. Esta energía almacenada puede liberarse en deslizamientos de tierra o terremotos.
Energía en el universo
En la cosmología y la astronomía, los fenómenos más energéticos del universo son las estrellas, las novas y las supernovas. Toda la actividad de las estrellas, incluido nuestro Sol, es impulsada por diferentes tipos de transformaciones de energía.
La energía de estos fenómenos proviene del colapso de la materia (principalmente hidrógeno) que forma estrellas y agujeros negros, o de la fusión nuclear de elementos ligeros. La fusión nuclear del hidrógeno en el Sol libera una enorme cantidad de energía, que se creó en el momento del Big Bang.
Transformación de la energía
La energía puede cambiar de una forma a otra. Para usarla de la mejor manera, la transformamos. Por ejemplo, la energía química de la gasolina se transforma en energía mecánica para mover un coche.
Hay dos principios importantes sobre la transformación de la energía:
- La energía no se crea ni se destruye; solo se transforma. Esto significa que la cantidad total de energía siempre es la misma.
- La energía se degrada. En cada transformación, una parte de la energía se convierte en calor que no se puede recuperar fácilmente. Por eso, ninguna transformación es 100% eficiente.
Unidades de medida de energía
La unidad principal de energía es el julio (J). Un julio es la cantidad de energía necesaria para aplicar una fuerza de un newton a lo largo de un metro.
Aquí tienes otras unidades de energía comunes:
| Nombre | Símbolo | Equivalencia en julios |
|---|---|---|
| Caloría | cal | 4,1868 |
| Kilovatio hora | kWh | 3.600.000 |
| Caloría grande (usada en alimentos) | Cal | 4185,5 |
| Electronvoltio | eV | 1,602176462 × 10-19 |
| British Thermal Unit | BTU | 1055,05585 |
La energía como recurso
En tecnología y economía, una fuente de energía es un recurso natural que podemos usar, junto con la tecnología necesaria para extraerlo y transformarlo. La energía no es un producto final, sino un medio para producir otros bienes y servicios. Como es un recurso limitado, el control de las fuentes de energía ha sido históricamente una causa de conflictos.
Las fuentes de energía se clasifican en dos grandes grupos:
Fuentes de energía renovables: Son aquellas que se reponen de forma natural y no se agotan.
- Energía eólica (del viento).
- Energía geotérmica (del calor de la Tierra).
- Energía hidráulica (del agua en movimiento).
- Energía mareomotriz (de las mareas).
- Energía solar (del Sol).
- Biomasa (de materia orgánica).
Fuentes de energía no renovables: Son aquellas que existen en cantidades limitadas y se agotan a medida que se usan.
- Carbón
- Gas natural
- Petróleo
- Energía nuclear (que usa uranio o plutonio)
Galería de imágenes
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Thomas Young, la primera persona que utilizó el término "energía" en el sentido moderno.
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Véase también
En inglés: Energy Facts for Kids
