Enerxía

En física, a enerxía é todo aquilo que pode transformarse en calor, traballo mecánico (movemento) ou radiación electromagnética como a luz mediante procesos físicos. Isto pode ocorrer de xeito natural e espontáneo ou grazas a unha máquina (por exemplo motor, caldeira, refrixerador, altofalante, lámpada) ou tamén a un organismo vivo (por exemplo os músculos) etc. En rigor é un concepto fundamental, aceptado pola física sen definición.

Un foguete espacial posúe unha gran cantidade de enerxía química (no combustible) pronta a se utilizar en canto espera na rampla. Cando o combustíbel se queima, esta enerxía transfórmase en calor (outra forma de enerxía) e tamén en enerxía cinética debido a que os gases de escape producidos impelen o foguete para arriba.

Calquera cousa que estea a traballar -por exemplo, a mover outro obxecto, a quece-lo ou a facelo atravesarse por unha corrente eléctrica - está a gastar enerxía (na verdade ocorre unha "transferencia", pois ningunha enerxía é perdida, e si transformada ou transferida a outro corpo). Polo tanto, calquera cousa que estea pronta a traballar posúe enerxía. En canto o traballo se realiza, ocorre unha transferencia de enerxía, parecendo que o suxeito está a perder enerxía. Na verdade, a enerxía está a ser transferida para outro obxecto, sobre o cal o traballo se realiza.

Así pois, o concepto de enerxía é un dos conceptos esenciais da física. Nacido no século XIX, pódese atopar en todas as disciplinas da Física (mecánica, termodinámica, electromagnetismo, mecánica cuántica etc.), así como noutras disciplinas, particularmente na química.

Formas de enerxía

As civilizacións humanas dependen cada vez máis dun elevado consumo enerxético para a súa subsistencia. Para iso foron sendo desenvolvidos ao longo da historia diversos procesos de produción, transporte e almacenamentos de enerxía. As principais formas de produción de enerxía son:

Enerxía potencial

Artigo principal: Enerxía potencial.

É a enerxía que un obxecto posúe debido á súa posición. Un martelo levantado, unha moa enroscada e un arco esticado dun tirador, todos posúen enerxía potencial. Esta enerxía está pronta a modificarse noutras formas de enerxía e, consecuentemente, a producir traballo: cando o martelo caer, pregará un prego; a moa, cando solta, fará andar os punteiros dun reloxo; o arco disparará unha seta. Así que ocorrer algún movemento, a enerxía potencial da fonte diminúe, en canto se modifica en enerxía do movemento (enerxía cinética). Levantar o martelo, enrolar a mola e estricar o arco fai, pola súa vez, uso da enerxía cinética e produce un gaño de enerxía potencial. Xeneralizando, canto máis alto e máis pesado un obxecto está, máis enerxía potencial terá.

Enerxía cinética

Unha vella locomotiva a vapor transforma enerxía química en enerxía cinética. A queima de madeira ou carbón na caldeira é unha reacción química que produce calor, obtendo vapor que dá enerxía á locomotiva.

Artigo principal: Enerxía cinética.

É posuída por calquera cousa en movemento; canto máis axiña un obxecto se move, maior a súa enerxía cinética. Alén diso, canto máis pesado é un obxecto, maior é a súa enerxía cinética (apenas cando está en movemento). As máquinas mecánicas - automóbiles, tornos, báteestacas ou calquera outras máquinas motorizadas - producen enerxía cinética, e esta especie de enerxía é moitas veces chamada de enerxía mecánica - Fórmula: Ec=1/2mV² .

Enerxía química

Artigo principal: Enerxía química.

É a enerxía que está almacenada nun átomo ou nunha molécula; reorganizando os átomos, ocorren reaccións químicas e a enerxía pode ser producida ou aproveitada. As reaccións químicas xeralmente producen tamén calor; un lume a arder é un exemplo. A enerxía química tamén pode transformarse en electricidade nunha batería e en enerxía cinética nos músculos, por exemplo.

Enerxía eléctrica

Artigo principal: Enerxía eléctrica.

É a enerxía asociada as cargas eléctricas en movemento. É a enerxía que se da a un obxecto facendo pasar unha corrente eléctrica a través del ou dándolle unha carga eléctrica. É convertida en enerxía mecánica nun motor eléctrico, en enerxía calorífica nun aquecedor eléctrico ou en enerxía luminosa nunha lámpada.

Enerxía radiante

Artigo principal: Enerxía radiante.

É a enerxía que pode atravesar o espazo. Inclúe a luz, as ondas de radio e os raios de calor. A calor radiante non é o mesmo que a variante de enerxía cinética chamada de «enerxía térmica», mais cando os raios de calor atinxe un obxecto fan que as súas moléculas se movan máis axiña, gañando entón enerxía térmica. Os raios de luz e de calor prodúcense tornando os obxectos tan quentes que brillan, como no caso do filamento dunha lámpada eléctrica.

Enerxía nuclear

Planta nuclear en Suíza. Un reactor nuclear produce calor modificando os átomos do seu combustible, transformando uranio ou plutonio noutros elementos. As máquinas que utilizan enerxía química modifican as moléculas do seu combustíbel e os elementos mantense inalterados.

Artigo principal: Enerxía nuclear.

É a enerxía producida pola mutación de átomos dentro dunha substancia; aparece sobre todo como calor, quer baixo control nun reactor nuclear quer nunha explosión dunha arma nuclear. O Sol produce o seu calor e a súa luz por reacción nuclear. Curiosamente, toda a vida na Terra depende desta enerxía e, non en tanto, perante a existencia das armas nucleares, está tamén ameazada por esta forma de enerxía.

Enerxía, traballo e potencia

Artigos principais: Traballo (física) e Potencia.

A enerxía e o traballo son basicamente semellantes, visto que o traballo é o gasto de enerxía. Son polo tanto, ambos medidos polas mesmas unidades, a unidade SI, sendo o Joule, así chamado en homenaxe a James Prescott Joule, que demostrou que é posíbel a conversión entre diferentes tipos de enerxía. A potencia é a taxa a que se produce traballo ou a que se dispensa enerxía.

Un fonte de enerxía que pode producir máis traballo nun tempo dado - facer calquera cousa moverse máis axiña ou quecela máis axiña, por exemplo - será máis poderosa que outra. A unidade SO de forza motriz é o Watt, así chamada en homenaxe a James Watt, o inventor da primeira máquina a vapor.

Así, a relación pode expresarse como: un Watt de enerxía (E) prodúcese en canto un Joule de traballo (W) efectuase nun segundo (δt).

Consumo de enerxía

Artigo principal: Consumo de enerxía.

O consumo de enerxía no mundo está resumido, na súa gran maioría, polas fontes de enerxías tradicionais como petróleo, carbón mineral e gas natural, esas fontes son poluentes e non-renovábeis, o que no futuro, serán substituídas inevitabelmente. Hai controversias sobre o tempo da duración dos combustíbeis fósiles mais debido a enerxías limpas e renovábeis como biomasa, enerxía eólica e enerxía maremotriz e sancións como o Protocolo de Quioto que cobra de países industriais un nivel menor de poluentes (CO₂) expelidos para a atmosfera, as enerxías alternativas son un novo modelo de produción de enerxías económicas e sostibles.

Véxase tamén

Bibliografía

• Alekseev, G. N. (1986). Energy and Entropy. Moscow: Mir Publishers. 
• Crowell, Benjamin (2011) [2003]. Light and Matter. Fullerton (California): Light and Matter. 
• Ross, John S. (23 April 2002). "Work, Power, Kinetic Energy" (PDF). Project PHYSNET. Michigan State University. 
• Smil, Vaclav (2008). Energy in nature and society: general energetics of complex systems. Cambridge, USA: MIT Press. ISBN 0-262-19565-8. 
• Walding, Richard,  Rapkins, Greg,  Rossiter, Glenn (1999-11-01). New Century Senior Physics. Melbourne, Australia: Oxford University Press. ISBN 0-19-551084-4. 

Outros artigos

• Enerxía eléctrica
• Enerxía nuclear
• Enerxía cinética
• Enerxía eólica
• Enerxía hidráulica
• Enerxía renovable
• Enerxía solar
• Enerxía de ionización
• Enerxía mecánica

Ligazóns externas

• A enerxía no Open Directory Prject (en inglés)
• Comisión Nacional de Energía de España (en castelán)
• Teoría física sobre a enerxía e o traballo (en castelán)