Tipos de energía


Ana Zita
Ana Zita
Científica

La energía es la capacidad para realizar un trabajo y como tal se manifiesta en diferentes formas. En este sentido, existen dos tipos de energía fundamentales: la energía de la posición o condición, también llamada energía de almacenamiento o energía potencial, y la otra es la energía en acción o del movimiento y se llama energía cinética

Ambos tipos de energía pueden transformarse entre sí y son parte de otras formas de energía. De acuerdo a la fuente de donde provienen, podemos hablar de energía eléctrica, nuclear, química, radiante o magnética. 

Energía cinética

energia cinetica bowling
La energía cinética de la bola de boliche tumba los pines.

La energía cinética es energía en acción, la energía del movimiento. Ella depende de la cantidad de masa del cuerpo y también de la velocidad. Así, una bola de boliche tumbará más pines que una canica porque tiene más masa; una bola de boliche más rápida será más efectiva que una bola lenta.

El ser humano puede aprovechar la energía cinética de muchos recursos naturales para su beneficio. Por ejemplo, el viento es aire en movimiento y los generadores eólicos aprovechan esto para producir electricidad.

Vea también Energía cinética.

Energía potencial

La energía potencial también depende de la masa del objeto.

La energía potencial es el otro tipo básico de energía y está relacionada con la posición o condición de un objeto con respecto a otro.

La energía potencial aumenta cuando los cuerpos que se atraen son separados, o cuando los cuerpos que se rechazan o repelen se juntan. La zona donde los objetos se atraen o repelen se conoce como campo de fuerza. Ejemplos de campos de fuerza serían el campo de fuerza gravitatoria de la Tierra o el campo de fuerza magnético, entre otros. 

La energía potencial se transforma en energía cinética, y también se puede encontrar en otros tipos de energía, como la energía potencial gravitatoria o la energía potencial elástica.

Energía potencial gravitatoria

energia potencial
En el momento que la atleta llega a la posición más alta, tiene mayor energía potencial.

Cuando la energía potencial está asociada con la fuerza gravitatoria, se llama energía potencial gravitatoria. El campo de fuerza gravitatoria alrededor de nuestro planeta atrae a los objetos hacia el centro del mismo. Cuando levantamos los objetos, separándolos de la Tierra, aumentamos su energía potencial gravitatoria.

Entre el Sol y los planetas existe energía potencial gravitatoria, así como entre la Luna y la Tierra. De hecho, las mareas son el resultado de la atracción que produce la Luna sobre los cuerpos de agua terrestres.

Energía potencial elástica

Cuando estiramos una liga o un resorte, la energía para regresar a su forma original está almacenada como energía potencial.

Otra forma de energía potencial es la energía que contiene un resorte o una liga cuando los estiramos o comprimimos. Esta energía se llama energía potencial elástica: es la energía de los materiales cuando son estirados o torcidos. Cuando comprimimos un resorte, estamos aumentando su energía potencial.

La energía potencial elástica es lo que impulsa la canica en una resortera. También en el salto con pértiga en atletismo tenemos un ejemplo de cómo se transforma energía potencial elástica en energía potencial gravitacional.

Energía mecánica

energia mecanica
La energía mecánica es la suma de la energía de la posición y del movimiento.

La energía mecánica engloba el movimiento y la posición de un objeto, es decir, es la suma de la energía cinética y potencial de ese objeto.

Cuando nos columpiamos, estamos transformando energía cinética en potencial y viceversa, así conseguimos movernos más rápido y más alto.

Por ejemplo, el niño sobre la patineta en la imagen anterior viene con una energía cinética que le permite montarse sobre el muro ganando energía potencial. Cuando empieza a bajar, la energía potencial se transforma en energía cinética y toma velocidad.

Energia química

La energía química se encuentra almacenada en las uniones entre átomos.

La energía química es una forma de energía potencial almacenada en los enlaces entre átomos, como resultado de las fuerzas de atracción entre ellos.

Durante una reacción química, uno o más compuestos llamados reactantes se transforman en otros compuestos, llamados productos. Estas transformaciones se deben a que se rompen o se forman enlaces químicos, lo que causa cambios en la energia química.

La energía se libera cuando los enlaces se rompen durante las reacciones químicas. Es lo que se conoce como reacción exotérmica. Por ejemplo, los automóviles usan la energía química de la gasolina para generar energía térmica que se usa para mover el auto. Así mismo, los alimentos almacenan energía química que utilizamos los seres vivos para funcionar.

Cuando se forman compuestos se requiere de energía; esta reacción es del tipo endotérmica. La fotosíntesis es una reacción endotérmica cuya energía proviene del Sol.

Energía térmica

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La energía térmica del fuego se transfiere a la energía térmica de la olla a través del calor.

La energía térmica (energía interna) es un tipo de energía cinética producto del movimiento o vibración interna de las partículas en los cuerpos. Cuando medimos la temperatura con el termómetro, estamos midiendo ese movimiento de los átomos y moléculas que forman un cuerpo. A mayor temperatura, mayor movimiento, y, por lo tanto, mayor energía térmica.

Además, la energía térmica se mueve entre los cuerpos a través del calor. Cuando pones un objeto caliente junto a uno frío, existe una transferencia de energía desde el más caliente hasta el más frío, hasta el punto en que tienen la misma temperatura. Este proceso se llama conducción. También se transfiere calor a través de radiación infrarroja o por el movimiento de líquidos o gases calientes.

Energía eléctrica

energía electrica
Las pilas eléctrícas transforman energía química en energía eléctrica.

La electricidad es un tipo de energía que depende de la atracción o repulsión de las cargas eléctricas. Hay dos clases de electricidad: estática y corriente. La electricidad estática se debe a la presencia de cargas estáticas, es decir, cargas que no se mueven. La corriente eléctrica se debe al movimiento de cargas.

Un ejemplo de electricidad estática lo tenemos cuando frotamos un globo contra el cabello. El globo atrapa electrones del cabello cargándose negativamente, mientras el cabello queda cargado positivamente. Si acercas el globo a tu cabeza sin tocarla, verás como hebras de cabello son atraídas hacia el globo.

La corriente eléctrica es el flujo de cargas debido al movimiento de electrones libres en un conductor. Este movimiento ocurre en el campo eléctrico, es decir, la zona alrededor de la carga en donde actúa la fuerza. Las cargas eléctricas se conducen fácilmente por materiales como los metales, especialmente plata, cobre y aluminio.

En las baterías o pilas eléctricas se produce un cambio de energía química en energía eléctrica. La energía química proviene de la reacción entre los electrodos y el electrolito cuando se conectan el polo positivo con el polo negativo de la pila. El voltio es la unidad para medir la energía potencial por carga en una batería.

Vea también Átomo.

Energía nuclear

Cuando el núcleo de un átomo se rompe, se libera energía nuclear.

La energía nuclear es una forma de energía potencial que se almacena en el núcleo del átomo, proveniente de las fuerzas que mantienen unidas las partículas subatómicas. Una reacción nuclear es parecida a una reacción química en que los reactantes se transforman en productos. Se diferencian en que, en la reacción nuclear, un átomo se transforma en otro diferente.

Existen tres tipos de reacción nuclear: desintegración radiactiva, fusión y fisión. En la desintegración radiactiva, el núcleo de un átomo radiactivo libera energía de forma espontánea. En la fisión nuclear, un núcleo es bombardeado con un neutrón, produciendo la formación de dos nuevos átomos. En la fusión nuclear, núcleos ligeros se combinan para formar un núcleo pesado.

Las reacciones de fisión nuclear son usadas en los reactores nucleares, donde se convierte la energía nuclear en energía térmica, que luego se convierte en energía eléctrica. La energía proveniente del Sol es producto de la fusión nuclear.

Energía magnética

energia magnetica
Los imanes se usan para agarrar materiales magnéticos como tuercas y tornillos.

La capacidad de un objeto para hacer trabajo debido a su posición en un campo magnético es la energía potencial magnética. Los imanes tienen un campo magnético y dos regiones llamadas polos magnéticos. Los polos iguales se rechazan y polos diferentes se atraen. Los materiales magnéticos más usados son el hierro y sus aleaciones.

Por ejemplo, un tornillo de hierro que se acerca a un imán, aunque sin tocarlo, tiene energía potencial magnética. Los objetos se mueven en la dirección que reduce su energía potencial magnética. 

Los micrófonos, por ejemplo, funcionan en buena medida, gracias a la energía magnética. El funcionamiento es el siguiente: un micrófono tiene una membrana que vibra con el sonido. Esta vibración se transmite a un cable enrollado alrededor de un imán, que envía una señal eléctrica a un amplificador haciendo que el sonido sea más fuerte. En este caso, tenemos la transformación de energía sonora en energía magnética, luego en energía eléctrica y, después, en energía sonora.

Los ferrocarriles por suspensión electromagnética son otro ejemplo ilustrativo de cómo podemos emplear la energía magnética para realizar un trabajo. El ferrocarril se mueve a través de un campo magnético que se desplaza por la vía ferromagnética.

Energía sonora

La campana vibra por el golpe y produce ondas sonoras que se propagan por el aire.

La energía sonora es energía mecánica de partículas que vibran en forma de ondas por un medio de transmisión. El medio por donde viajan las ondas sonoras puede ser el aire, el agua u otros materiales. Cualquier cosa que provoque ruido genera energía sonora.

El sonido viaja más rápido en los sólidos que en los líquidos, y más rápido en los líquidos que en los gases. Por eso, los indígenas colocaban su oreja en el piso y podían oír antes la llegada de algo o alguien, pues la velocidad del sonido en la tierra es cuatro veces mayor que en el aire.

Es gracias a la energía sonora que podemos oír. Cuando las ondas sonoras en el aire entran en tus oídos, estimulan células especiales que envían la información al cerebro. Mientras más energía tiene una onda sonora, más alto será el sonido.

Los mapas del fondo marino se hacen através del sistema sonar (por sus siglas en inglés sound navigation and ranging, que significa 'navegación y rango de sonido'). El sonar envía ondas sonoras y calcula la distancia recorrida usando la velocidad del sonido en el agua. 

En medicina, se usa el ultrasonido para eliminar cálculos renales. El ecosonograma es otra tecnología que usa ondas sonoras para ver el feto en las mujeres embarazadas.

Energía radiante

energia radiante
La luz es energía radiante que viaja en ondas.

La energía en forma de luz o de calor es energía radiante, mejor conocida como radiaciones. Las radiaciones son ondas electromagnéticas que no necesitan un medio para desplazarse como las ondas sonoras, por eso pueden viajar a través del espacio exterior. La fuente de las ondas electromagnéticas son los electrones que vibran creando un campo eléctrico y un campo magnético.

Los diferentes tipos de energía radiante o radiaciones se ordenan por sus niveles de energía en el espectro electromagnético. Viajan por el espacio a una velocidad de 300 millones de metros por segundo, que es la velocidad de la luz.

Los rayos X y rayos gamma son radiaciones invisibles con mucha energía. Ambas tienen importantes aplicaciones en medicina. Los rayos X se usan para diagnosticar fracturas en los huesos, mientras que los rayos gamma se emplean en el diagnóstico de enfermedades neurológicas como Parkinson y Alzheimer, o en enfermedades del corazón.

Los rayos ultravioleta (UV) son un tipo de radiación invisible producida por el sol y algunas lámparas especiales. Estos rayos son los responsables del bronceado que adquirimos cuando nos exponemos al sol. Sin embargo, el exceso de exposición a los rayos UV puede causar quemaduras y cáncer de piel. Por eso debes proteger tu cuerpo cuando estás por mucho tiempo al sol, especialmente la piel y los ojos.

La luz visible es la radiación que el ojo humano puede percibir. Normalmente vemos la luz blanca, que no es más que una mezcla de luces de diferentes colores. La luz se encuentra en paquetes de energía llamados fotones.

La radiación infrarroja, las microondas y las ondas de radio son las radiaciones con menos energía del espectro electromagnético. Las ondas de radio y las microondas son ondas utilizadas en las comunicaciones para transmitir sonido e imágenes.

Energía solar

energia solar
El Sol es la fuente de energía más importante para la vida en la Tierra.

La energía solar es energía radiante proveniente del Sol. Esta viaja por el espacio hasta llegar a la Tierra como ondas electromagnéticas. La mayoría de la radiación solar que llega a la atmósfera de la Tierra es radiación UV, luz visible y rayos infrarrojos.

El Sol está compuesto de hidrógeno y helio. En este caso, la energía proviene del proceso de fusión nuclear: los núcleos de hidrógeno se combinan para formar helio y energía radiante.

La energía solar se usa para calentamiento de casas y edificios, aumentando su energía térmica. La luz visible proveniente del Sol atraviesa el vidrio de las ventanas y es absorbida por los materiales dentro del cuarto. Esto hace que los materiales se calienten.

La energía radiante del Sol es la responsable por la existencia de vida sobre la Tierra. Las plantas captan esta energía para producir los alimentos, transformándola en energía química. La energía solar impulsa el movimiento del aire en la atmósfera, provocando los vientos.

Fuentes de energía renovables y no renovables

energia renovable
Los recursos como el sol y el viento son fuentes renovables de energía.

La ley de conservación de la energía dice que la energía no puede ser creada ni destruida, sólo puede transformarse. Esto significa que cuando se calcula la cantidad de energía en un sistema, esta cantidad será siempre la misma, aunque en diferentes formas. 

Cuando nos referimos a energías renovables o no renovables, en realidad nos estamos refiriendo a las fuentes o recursos de donde los seres humanos extraemos la energía.

El carbón y el petróleo son combustibles fósiles en que la energía química está almacenada en los enlaces entre átomos de carbono. Los combustibles fósiles no son renovables porque se formaron hace millones de años a partir de organismos prehistóricos. Estas fuentes de energía, aparte de tener una existencia limitada, provocan serios daños ambientales.

Nuestra meta debe ser aprovechar otras fuentes de energía como el sol, el viento, el calor interno terrestre y las olas oceánicas que son renovables y no contaminantes. El agua puede ser usada una y otra vez debido al proceso natural del ciclo del agua.

Otro aspecto que debemos tomar en cuenta es no desperdiciar la energía. La energia eléctrica de tu hogar tiene un costo. Si tienes el refrigerador abierto por mucho tiempo, o dejas las bombillas encendidas en tu cuarto, especialmente si no estás allí, estás aumentando el consumo de electricidad de tu casa, y eso lo tendrán que pagar tus padres. Ahorrar energía es hacer un uso razonable y conciente de la misma.

Vea también Desarrollo sustentable.

Ana Zita
Ana Zita
Graduada en bioanálisis en Universidad Central de Venezuela, con doctorado en bioquímica del Instituto Venezolano de Investigaciones Científicas. Investigadora con más de diez años de experiencia en instituciones y universidades, actualmente divide la redacción de contenidos educativos con la agricultura científica.