La energía no se ve, pero está detrás de todo cambio: un coche que acelera, un alimento que se cocina o una planta que crece. En esta lección verás qué formas toma, cómo pasa de un cuerpo a otro y de dónde la obtenemos, y por qué hay que usarla con responsabilidad.
Objetivos
- Definir la energía y conocer sus unidades
- Reconocer las distintas formas de energía y sus transformaciones
- Calcular la energía cinética y la energía potencial gravitatoria
- Aplicar el principio de conservación de la energía y explicar su degradación
- Distinguir calor y temperatura, y clasificar las fuentes de energía
1. Qué es la energía
Energía: Capacidad de un sistema para producir cambios en sí mismo o en otros sistemas. En el Sistema Internacional se mide en julios (J).
| Unidad | Equivalencia | Uso |
|---|---|---|
| Julio (J) | Unidad del SI | Física |
| Kilojulio (kJ) | 1 kJ = 1000 J | Etiquetas de alimentos |
| Caloría (cal) | 1 cal ≈ 4,18 J | Alimentación (kcal) |
| Kilovatio hora (kWh) | 1 kWh = 3 600 000 J | Factura de la luz |
- Cinética: la de los cuerpos en movimiento.
- Potencial gravitatoria: la que tiene un cuerpo por su altura.
- Térmica: la asociada al movimiento de las partículas.
- Química: almacenada en los enlaces (alimentos, combustibles, pilas).
- Eléctrica, radiante (luz) y nuclear (en los núcleos atómicos).
2. Energía cinética y potencial
Ec = ½ · m · v²
Ep = m · g · h
Un balón de 0,4 kg a 10 m/s
- Ec = ½ · 0,4 · 10²
- Ec = 0,2 · 100 = 20 J
Energía mecánica: Suma de la cinética y la potencial: Em = Ec + Ep. Si no hay rozamiento, se conserva: lo que pierde una lo gana la otra.
Se deja caer una piedra de 2 kg desde 5 m (sin rozamiento)
- Arriba: Ep = 2 · 9,8 · 5 = 98 J; Ec = 0
- Justo antes de llegar al suelo: Ep = 0, así que Ec = 98 J
3. Transformación, conservación y degradación
Principio de conservación de la energía: La energía no se crea ni se destruye: solo se transforma de unas formas en otras o se transfiere de unos cuerpos a otros. La energía total se mantiene.
La energía se transfiere de dos formas: mediante trabajo (cuando una fuerza desplaza un cuerpo) y mediante calor (cuando hay diferencia de temperatura).
En cada transformación, parte de la energía acaba como calor que se dispersa y ya no se puede aprovechar: la energía se degrada. El rendimiento indica qué parte se aprovecha.
rendimiento = · 100
Una bombilla consume 100 J y emite 20 J de luz
- Rendimiento = (20 ÷ 100) · 100 = 20 %
- Los otros 80 J se convierten en calor
4. Calor, temperatura y fuentes de energía
- Temperatura: mide la agitación media de las partículas de un cuerpo. Se mide con un termómetro, en °C o en kelvin (K).
- Calor: energía que pasa de un cuerpo caliente a otro más frío hasta que igualan su temperatura (equilibrio térmico).
T (K) = t (°C) + 273
El calor puede propagarse por conducción (en sólidos, de partícula a partícula), por convección (en fluidos, con corrientes) y por radiación (sin necesidad de materia, como la luz del Sol). Al recibir calor, los cuerpos se dilatan, aumentan su temperatura o cambian de estado.
| Renovables | No renovables |
|---|---|
| Solar, eólica, hidráulica, geotérmica, mareomotriz, biomasa | Carbón, petróleo, gas natural (combustibles fósiles), nuclear |
| Se regeneran de forma natural; menos emisiones | Reservas limitadas; los fósiles emiten CO₂ |
Recuerda
- La energía produce cambios; se mide en julios (1 kWh = 3 600 000 J; 1 cal ≈ 4,18 J).
- Ec = ½ · m · v² y Ep = m · g · h; sin rozamiento, la energía mecánica se conserva.
- La energía se conserva pero se degrada; rendimiento = útil ÷ consumida · 100.
- Calor: energía en tránsito por diferencia de temperatura. T (K) = t (°C) + 273.
- Fuentes renovables y no renovables; ahorro y eficiencia energética.
¡Ahora te toca a ti!
Comprueba que lo has entendido con los ejercicios y repasa con el resumen.