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Energía

La energía y sus características

La energía se puede definir como una propiedad de los cuerpos que les permite realizar trabajo, o producir cambios tanto en sí mismos como en otros cuerpos del entorno con los que interactúan. Por ejemplo, un cuerpo que posee energía es capaz de experimentar y generar transformaciones como moverse, lo que implica un cambio en sí mismo (cambia su posición).

Estas son las características principales de la energía. Explóralas con las flechas.

Se transforma

Existen múltiples formas de energía, y estas pueden transformarse unas en otras. Por ejemplo, la energía química almacenada en los alimentos o los combustibles puede transformarse en energía térmica o mecánica al ser consumida o quemada.
Las formas o tipos de energía más comunes son: cinética, potencial, química, eléctrica, radiante, térmica y nuclear.

Se transfiere

Puede transferirse de un cuerpo a otro o al entorno mediante dos mecanismos principales: de forma mecánica como trabajo, o de forma térmica como calor. Ambas son formas de energía en tránsito. El trabajo se refiere a la energía intercambiada cuando se aplica una fuerza que produce un desplazamiento en un cuerpo. En cambio, la energía se transfiere en forma de calor cuando se ponen en contacto dos cuerpos a distinta temperatura. Por lo tanto, no es correcto decir que un cuerpo tiene o acumula calor, sino que es más preciso decir que un cuerpo absorbe o pierde cierto calor, ya que esto implica un proceso de transferencia energética. 

Se transporta

La energía puede ser transportada de un lugar a otro, generalmente en forma de electricidad, aunque también puede trasladarse en forma de trabajo mecánico o de calor.

Se almacena

La energía puede almacenarse en ciertos sistemas, como las baterías, los resortes o los combustibles, para su posterior utilización.

Se conserva

En cualquier transformación, la cantidad total de energía involucrada se mantiene constante: la suma de todas las formas de energía presentes antes del cambio es igual a la suma de las energías que aparecen después del cambio. Este principio físico se denomina principio de conservación de la energía, y afirma que la energía ni se crea ni se destruye, solo se transforma de unas formas a otras. Por lo tanto, la energía total del universo se mantiene constante e inalterada, aunque puede manifestarse en diferentes formas. 

Se degrada

La energía puede degradarse durante los procesos de transformación y transporte, lo que significa que parte de la energía se pierde en forma de calor no útil que se disipa en el entorno. Esta degradación implica que, aunque la energía total se conserve, su calidad puede disminuir, volviéndose menos aprovechable. Por ejemplo, parte de la energía eléctrica que llega a una bombilla no es transformada en energía luminosa, sino que se degrada a calor.

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Audio

Actividad: Identifica las formas de energía

Dificultad: ★☆☆                 
Agrupamiento: Debate en grupo

Intenta adivinar el tipo de energía que corresponde a cada imagen.
Comprueba si has acertado pinchando en cada tarjeta para voltearla, y descubre la información que ocultan.

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Dificultad: ★☆☆                 
Agrupamiento: Debate en grupo

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Actividad: Completa con el tipo de energía

Dificultad: ★☆☆      
Agrupamiento: Individual

Las siguientes frases contienen ejemplos cotidianos en los que están presentes las formas de energía. Identifica el tipo de energía para cada ejemplo.

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1. La batería de un móvil está cargada y lista para ser utilizada.  @@eléctrica@@

2. Un libro se encuentra en lo alto de una estantería.  @@potencial gravitatoria@@

3. El sol emite luz que viaja por el espacio hasta llegar a la Tierra.  @@radiante@@

4. Un tren de alta velocidad circula por las vías que conectan dos ciudades.  @@cinética@@

5. Una persona entra en calor en invierno al tomarse una sopa calentita.  @@térmica@@

6. Una pila proporciona energía a un reloj de cocina para funcionar.  @@química@@

7. Un saltador se balancea en un trampolín para impulsarse a una piscina.  @@potencial elástica@@

8. Un átomo de uranio se fisiona en isótopos radiactivos de bario y kripton.  @@nuclear@@

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Unidades de energía

El Sistema Internacional de unidades establece el julio (J) como la unidad de medida de la energía. Las calorías (cal) también son unidades comunes para expresar energía, y se usan especialmente para medir la energía térmica o el calor. Cuando estos dos tipos de unidades acompañan valores numéricos muy altos, se suelen expresar en forma de kilojulios (kJ) o kilocalorías (kcal). La relación de equivalencia entre ambas es la siguiente: 1 caloría = 4,18 julios.

Otras unidades de energía son el kilovatio-hora (kWh), que se utiliza comúnmente en el contexto de la electricidad y equivale a 3,6 · 106 julios, y el electrón-voltio (eV) que se relaciona con el julio como: 1 eV = 1,602 · 10−19 julios.

Un julio equivale a la energía transferida cuando se aplica una fuerza de un Newton a través de una distancia de un metro en la dirección de la fuerza. Por lo tanto, 1 J = 1 N · m.

Se define la caloría como la cantidad de energía que hay que suministrar a un gramo de agua para elevar su temperatura en un grado Celsius (º C).

Un kilovatio-hora es la cantidad de energía consumida por un dispositivo eléctrico con una potencia de un kilovatio (1000 vatios) durante una hora.

El electrón-voltio representa la cantidad de energía adquirida por un electrón cuando es acelerado a través de una diferencia de potencial de un voltio.

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Audio

Ejercicio de cálculo: Cambios de unidades

Imagina que estás en una cafetería y pides un café con leche.
Observas que la carta de la cafetería es muy detallada y muestra el valor energético aproximado de cada bebida; en este caso, 140 kcal.

a) Expresa la energía máxima que proporciona el café en cal, J y eV.

b) Además, te gustaría saber cuánta energía, en kWh, se necesitaría para mantener una máquina de café de 1000W encendida durante 30 minutos. Calcúlalo.

Escucha el enunciado aquí:

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