actividad 2

Un pilar básico y fundamental de la física es el Principio de la conservación de la energía, dicho principio nos indica que la energía no se crea ni se destruye sólo se transforma, por ejemplo en nuestro automóvil una parte de la energía química almacenada en el combustible la utilizamos para generar movimiento a las ruedas como energía mecánica y la otra parte se disipa en forma de calor o en energía térmica, es decir toda la energía química solo se ha transformado en energía mecánica y en energía térmica.

Todos los seres vivos necesitamos la energía para poder vivir, las plantas y árboles absorben la energía de la luz del sol para activar la fotosíntesis por medio del cual transforman la energía solar en energía química que les alimenta, los animales herbívoros se alimentan de las plantas aprovechando su energía química almacenada para poder vivir y moverse, por último cuando nos comemos una ensalada o un pescado lo que estamos haciendo realmente es absorber la energía que contenía dichos alimentos y gracias a la cual podemos movernos y realizar actividades mentales y físicas...

Por otro lado utilizamos diferentes fuentes de energía presentes en la naturaleza para alimentar múltiples máquinas y dispositivos que realizan trabajo y nos ayudan en nuestra vida cotidiana, así pues utilizamos la energía eléctrica para hacer funcionar multitud de máquinas como ordenadores, fotocopiadoras, motores, lámparas... Utilizamos la energía química almacenada en minerales y gases para generar calor o producir movimiento a nuestros vehículos así como utilizamos la energía solar y la energía gravitacional para desplazar a nuestros satélites y aeronaves por el espacio, somos unos grandes consumidores de energía.

Gracias a la famosa ecuación de Einstein e=mc² la física demostró la realidad de que todo lo que nos rodea es energía, los átomos, las moléculas, los seres vivos, los planetas, las galaxias y todo el vasto universo son en última instancia energía. La teoría del big bang indica como el origen del universo se creó a raíz de una gran explosión de energía la cual genero las partículas fundamentales que componen toda la materia de nuestro universo.

Esta simple y elegante ecuación demostró que la materia es energía y la energía es materia, mientras que la materia es una entidad física que ocupa un espacio y posee masa la energía es un concepto abstracto e inmaterial que sabemos que existe pero no podemos verla, podemos afirmar que la materia es la representación física de la energía.

Formas de la energía

La energía puede presentarse o manifestarse de diferentes formas, todo cuerpo material es capaz de poseer energía en función de su movimiento, posición, temperatura, masa, composición química así como otras propiedades, es necesario conocer las diferentes formas en las que se manifiesta la energía con el objetivo de extraerla y utilizarla para nuestros fines, en la siguiente lista puedes encontrar las formas más comunes en las que la energía suele presentarse en la naturaleza:

• Mecánica que es el resultado de la suma de la energía cinética y potencial que posee cualquier cuerpo en función de su movimiento y posición.

• Térmica como resultado de la temperatura interna que posee cualquier sustancia, la utilizamos para calentar agua, generar movimiento o calor entre otras aplicaciones.

• Eléctrica originada por el movimiento de cargas eléctricas las cuales utilizamos para producir luz artificial, generar calor y magnetismo.

• Química es la que se produce en las reacciones químicas como en una pila.

• Radiante proveniente de las ondas electromagnéticas como la luz, las microondas o los infrarrojos.

• Nuclear es la energía que se encuentra almacenada en los átomos la cual se libera y se utiliza en las centrales nucleares para la generación de energía eléctrica.

Por otro lado los últimos descubrimientos físicos y cosmológicos han demostrado la existencia de una nueva y misteriosa energía que hace que nuestro universo se expanda a gran velocidad, una energía  fruto de una fuerza repulsiva bautizada con el nombre de energía oscura la cual equivale al 72% de la energía presente en todo nuestro universo.

Fuentes de energía

 

Las fuentes de energía son los recursos disponibles en la naturaleza por medio del cual los humanos extraemos la energía que utilizamos para alguna utilidad, podemos clasificar las fuentes energéticas presentes en la naturaleza en función de su disponibilidad, así pues disponemos de fuentes de energías renovables y no renovables.

Las fuentes renovables son aquellas que siempre están presentes en nuestro sistema o que tienen la propiedad de regenerarse en un corto espacio de tiempo y por ello las podemos considerar como recursos ilimitados, energías como la luz solar, la eólica, la geotérmica o la hidráulica son ejemplos entre otros.

Las fuentes no renovables son aquellas las cuales no pueden regenerase en un espacio relativamente corto de tiempo siendo considerados unos recursos limitados como son las energías provenientes de los combustibles fósiles tales como el gas natural o el petróleo.

Nosotros los humanos utilizamos cada una de estas fuentes energéticas para generar electricidad que alimente a nuestros dispositivos electrónicos, luz que nos ilumine durante la noche, calor que nos caliente durante los días fríos o movimiento el cual nos permita viajar de un lugar a otro cómodamente.

Ahora que ya sabes lo que es la energía, ¿sabías que una supernova es capaz de liberar 1x10⁴⁴ julios de energía durante su explosión?, si pudiéramos aprovechar tan sólo el 0,0000000001% de esa energía liberada podríamos alimentar todos los recursos energéticos de todo el planeta durante los próximos 10 billones de años.

En física clásica, la ley universal de conservación de la energía —que es el fundamento del primer principio de la termodinámica—, indica que la energía ligada a un sistema aislado permanece constante en el tiempo. Eso significa que para multitud de sistemas físicos clásicos la suma de la energía mecánica, la energía calorífica, la energía electromagnética, y otros tipos de energía potencial es un número constante. Por ejemplo, la energía cinética se cuantifica en función del movimiento de la materia, la energía potencial según propiedades como el estado de deformación o a la posición de la materia en relación con las fuerzas que actúan sobre ella, la energía térmica según su capacidad calorífica, y la energía química según la composición química.

Mecánica relativista

En teoría de la relatividad el principio de conservación de la energía se cumple, aunque debe redefinirse la medida de la energía para incorporar la energía asociada a la masa, ya que en mecánica relativista, si se considerara la energía definida al modo de la mecánica clásica entonces resultaría una cantidad que no conserva constante. Así pues, la teoría de la relatividad especial establece una equivalencia entre masa y energía por la cual todos los cuerpos, por el hecho de estar formados de materia, poseen una energía adicional equivalente a , y si se considera el principio de conservación de la energía esta energía debe ser tomada en cuenta para obtener una ley de conservación (naturalmente en contrapartida la masa no se conserva en relatividad, sino que la única posibilidad para una ley de conservación es contabilizar juntas la energía asociada a la masa y el resto de formas de energía).

Mecánica cuántica

En mecánica cuántica el resultado de la medida de una magnitud en el caso general no da un resultado determinista, por lo que sólo puede hablarse del valor de la energía de una medida no de la energía del sistema. El valor de la energía en general es una variable aleatoria, aunque su distribución si puede ser calculada, si bien no el resultado particular de una medida. En mecánica cuántica el valor esperado de la energía de un sistema estacionario se mantiene constante. Sin embargo, existen estados que no son propios del hamiltoniano para los cuales la energía esperada del estado fluctúa, por lo que no es constante. La varianza de la energía medida además puede depender del intervalo de tiempo, de acuerdo con el principio de indeterminación de Heisenberg.

Expresión matemática

La energía es una propiedad de los sistemas físicos, no es un estado físico real, ni una "sustancia intangible". En mecánica clásica se representa como una magnitud escalar. La energía es una abstracción matemática de una propiedad de los sistemas físicos. Por ejemplo, se puede decir que un sistema con energía cinética nula está en reposo. En problemas relativistas la energía de una partícula no puede ser representada por un escalar invariante, sino por la componente temporal de un cuadrivector energía-momento (cuadrimomento), ya que diferentes observadores no miden la misma energía si no se mueven a la misma velocidad con respecto a la partícula. Si se consideran distribuciones de materia continuas, la descripción resulta todavía más complicada y la correcta descripción de la cantidad de movimiento y la energía requiere el uso del tensor de energía-impulso.

Se utiliza como una abstracción de los sistemas físicos por la facilidad para trabajar con magnitudes escalares, en comparación con las magnitudes vectoriales como la velocidad o la aceleración. Por ejemplo, en mecánica, se puede describir completamente la dinámica de un sistema en función de las energías cinética, potencial, que componen la energía mecánica, que en la mecánica newtoniana tiene la propiedad de conservarse, es decir, ser invariante en el tiempo.

Matemáticamente, la conservación de la energía para un sistema es una consecuencia directa de que las ecuaciones de evolución de ese sistema sean independientes del instante de tiempo considerado, de acuerdo con el teorema de Noether.

Energía en diversos tipos de sistemas físicos

La energía también es una magnitud física que se presenta bajo diversas formas, está involucrada en todos los procesos de cambio de estado físico, se transforma y se transmite, depende del sistema de referencia y fijado éste se conserva.¹ Por lo tanto, todo cuerpo es capaz de poseer energía en función de su movimiento, posición, temperatura, masa, composición química, y otras propiedades. En las diversas disciplinas de la física y la ciencia, se dan varias definiciones de energía, todas coherentes y complementarias entre sí, y todas ellas siempre relacionadas con el concepto de trabajo.

Física clásica

En la mecánica se encuentran:

• Energía mecánica, que es la combinación o suma de los siguientes tipos:
  • Energía cinética: relativa al movimiento.
  • Energía potencial: la asociada a la posición dentro de un campo de fuerzas conservativo. Por ejemplo, está laenergía potencial gravitatoria y la energía potencial elástica (o energía de deformación, llamada así debido a las deformaciones elásticas). Una onda también es capaz de transmitir energía al desplazarse por un medio elástico.

En electromagnetismo se tiene a la:

• Energía electromagnética, que se compone de:
  • Energía radiante: la energía que poseen las ondas electromagnéticas.
  • Energía calórica: la cantidad de energía que la unidad de masa de materia puede desprender al producirse una reacción química de oxidación.
  • Energía potencial eléctrica (véase potencial eléctrico)
  • Energía eléctrica: resultado de la existencia de una diferencia de potencial entre dos puntos.

En la termodinámica están:

• Energía interna, que es la suma de la energía mecánica de las partículas constituyentes de un sistema.
• link:https://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa

1. Energía eléctrica
2. Energía lumínica
3. Energía mecánica
4. Energía térmica
5. Energía eólica
6. Energía solar
7. Energía nuclear
8. Energía cinética
9. Energía potencial
10. Energía química
11. Energía hidráulica
12. Energía sonora
13. Energía radiante
14. Energía fotovoltaica
15. Energía de reacción
16. Energía iónica
17. Energía geotérmica
18. Energía mareomotriz
19. Energía electromagnética
20. Energía metabólica
21. Energía hidroeléctrica
22. Energía magnética
23. Energía calorífica.

La obtención de esta energía térmica también implica un impacto ambiental debido a que en la combustión se libera dióxido de carbono (comúnmente llamado CO2 )  y emisiones contaminantes de distinta índole, por ejemplo la tecnología actual en energía nuclear da residuos radiactivos que deben ser controlados. Ademas de esto debemos añadir y tener en cuenta la utilización de terreno destinado a las plantas generadoras de energía y los riegos de contaminación por accidentes en el uso de los materiales implicados,  como pueden ser los derrames de petróleo o de productos petroquímicos derivados.

Se conoce como energía térmica a aquella energía liberada en forma de calor, es decir, pasa de un cuerpo más caliente a otro que presenta una temperatura menor. Puede ser transformada tanto en energía eléctrica como en energía mecánica.

Este tipo de energía puede ser obtenida a partir de diferentes situaciones o circunstancias como ser…de la naturaleza, del sol, a partir de de una reacción exotérmica, tal es el caso de la combustión de algún tipo de combustible.Otra manera de obtener energía térmica es mediante una reacción nuclear, ya sea de fisión (cuando la reacción nuclear tiene lugar en el núcleo atómico) o de fusión (varios núcleos atómicos que presentan una carga similar se unen para dar lugar a un núcleo mucho más pesado; está acompañado de la liberación de una gran cantidad de energía).

Asimismo, otra manera de obtener este tipo de energía es por lo que se conoce como efecto Joule, un fenómeno en el cual cuando en un conductor circula corriente eléctrica, parte de la energía cinética de los electrones se transformará en calor como consecuencia de los choques que sufren con los átomos del material conductor a través del cual circulan.

Por otro lado, también es factible el aprovechamiento de la energía de la naturaleza que se halla en forma de energía térmica, tal es el caso de la energía geotérmica (la energía que se logra aprovechando el calor interno del planeta tierra) y de la energía solar fotovoltaica(electricidad renovable obtenida directamente de los rayos solares).

Cabe destacar que la obtención de la energía térmica siempre provocará un impacto ambiental, porque la combustión libera dióxido de carbono y emisiones altamente contaminantes.