Importancia de la energía
Si se le pregunta a una persona si conoce las palabras «Energía», «Trabajo» o «Calor» sin lugar a duda le contestará que si. Si se profundiza la pregunta y se le pide que explique que entiende por cada una de estas palabras, nos encontraremos que difícilmente se nos dé una definición y se utilizan ejemplos.
Al igual que con la definición de “fuerza” esto implica algo bueno (las “palabras” y sus usos no nos son desconocidos) pero también supone una serie de complicaciones porque los conceptos “cotidianos”, por lo general, no coinciden con los conceptos científicos.
Nuestro camino será partir de nuestros conocimientos cotidianos, que no debemos desechar, y acercarnos, poco a poco, a los conocimientos científicos. Pero debemos estar atentos a ambas concepciones, encontrar los elementos comunes pero también las diferencias (con las ventajas y desventajas que esto supone) entre ambas.
Características de la Energía
A muchos fenómenos y «seudofenómenos» se les llama Energía aunque muchas veces no se encuentran directamente relacionados con la misma. Es por esto que es indispensable conocer si estamos hablando correctamente de Energía o no, para decidirnos tendremos que observar si aparecen la características que distinguen la Energía de otra magnitud. Las principales características de la Energía son:
Es una magnitud escalar. Es similar al tiempo y la masa, y por lo tanto no tiene ni dirección ni sentido, por lo cual no se puede representar y la suma (y la resta) es como la suma de «números».
La energía es una función de «estado». Es decir, un cuerpo o sistema tiene Energía, puede crecer o decrecer, en definitiva, variar con mucha facilidad. Nos importa la cantidad de Energía al comienzo y al final para conocer cuanto cambió pero no el proceso («el camino») por el cual pasó para lograr este cambio. Esta característica, que vamos a profundizar más adelante, va ser muy importante para diferenciar la Energía del Trabajo y el Calor.
Diferentes formas.- La misma magnitud, Energía, se manifiesta por diferentes formas (Energía mecánica, Energía nuclear, etc.). En realidad muchas de las Energías utilizadas (y nombradas) en la vida cotidiana, y en los diferentes cursos liceales, se pueden agrupar, por ejemplo la energía eólica o del viento es un caso particular de la energía de movimiento o energía cinética. A nivel cotidiano se distingue una Energía de otra según qué o quién sea la «fuente» de Energía (Energía eólica o del viento, Energía hidráulica o del agua, etc.). En la Enseñanza de la Física las fuentes de Energía son secundarias frente a las diferentes formas.
La energía se transforma.- Para determinar si nos encontramos frente a una nueva forma de Energía (EX, por ejemplo) debemos poder transformarla en otra energía conocida o obtenerla a partir de ella. Es decir, las diferentes formas de Energía se pueden transformar entre sí.
Transferencia de energía.- La Energía se transfiere de un cuerpo (o Sistema) a otro cuerpo (o Ambiente). Es decir, un cuerpo puede «perder» Energía que «gane» otro cuerpo. En ambos casos hay una variación de energía (DE¹0): En el primero, el cuerpo que pierde energía (Ef<Ei) tiene una variación de energía negativa (DE<0). En el segundo caso, el cuerpo gana energía (Ef>Ei) siendo su variación de energía positiva (DE>0). La energía se transfiere de dos maneras: Trabajo y Calor.
En definitiva, si cambia la Energía de un cuerpo (o Sistema) es debido que le transfieren energía por Trabajo o Calor.
Conservación de la energía.- Por último, la característica más importante es que la energía se conserva. Si sumamos las diferentes formas de energía que tiene un Sistema y la energía que se transfirió al Ambiente en dos momentos diferentes la energía total será la misma. En caso de que no dé así se busca la energía “faltante” para que se cumpla el Principio de Conservación de la Energía. De esta forma se obtuvieron nuevas formas de energía. A comienzos del Siglo XX, Einstein amplía el Principio de Conservación de Energía demostrando que la materia también se relaciona íntimamente con la energía a través de su famosa ecuación: E=mc2.