Definición de
EnergÃa
Palabra: EnergÃa
Definición: La energÃa es una magnitud fÃsica abstracta, ligada al estado dinámico de un sistema cerrado y que permanece invariable con el tiempo. También se puede definir la energÃa de sistemas abiertos, es decir, partes no aisladas entre sà de un sistema cerrado mayor. Un enunciado clásico de la fÃsica newtoniana afirmaba que la energÃa ni se crea ni se destruye, sólo se transforma.
Desde el punto de vista del materialismo dialéctico, la esencia fundamental y más profunda de la materia se manifiesta a través de múltiples e infinitas propiedades, esta cualidad, multiplicidad en la unidad, refleja la esencia misma de la materia: el movimiento.
La medida más general y común a las diversas formas de movimiento en que se manifiesta la materia es la energÃa. Desde el punto de vista fÃsico, las distintas formas de movimiento, cualitativamente distintos, en que se manifiestan las distintas formas de movimiento de los múltiples fenómenos, están caracterizan por su correspondiente energÃa.
En este sentido hablamos de energÃa mecánica, potencial, nuclear, electromagnética, gravitacional, térmica etc. Cada una de estas formas de movimiento son susceptibles de transformarse unos en otros; siendo la energÃa la que caracteriza la forma fÃsica de movimiento asà como su posible transformación cualitativa, conservándose, sin embargo, cuantitativamente igual. Asà pues, la energÃa no es algo externo a la materia, implantada en ella desde el exterior, sino que es una cualidad inherente de la materia.
El uso de la magnitud energÃa en términos prácticos se justifica porque es mucho más fácil trabajar con magnitudes escalares, como lo es la energÃa, que con magnitudes vectoriales como la velocidad y la posición. AsÃ, se puede describir completamente la dinámica de un sistema en función de las energÃas cinética, potencial y de otros tipos de sus componentes.
En sistemas aislados además la energÃa total tiene la propiedad de "conservarse" es decir ser invariante en el tiempo. Matemáticamente la conservación de la energÃa 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.
EnergÃa en diversos tipos de sistemas fÃsicos Todos los cuerpos, poseen energÃa debido a su movimiento, a su composición quÃmica, a su posición, a su temperatura, a su masa y a algunas otras propiedades. En las diversas disciplinas de la fÃsica y la ciencia, se dan varias definiciones de energÃa, por supuesto todas coherentes y complementarias entre sÃ, todas ellas siempre relacionadas con el concepto de trabajo.
FÃsica clásica En Mecánica:
EnergÃa mecánica que es la combinación o suma de los siguientes tipos: EnergÃa cinética: debida al movimiento. EnergÃa potencial la asociada a la posición dentro de un campo de fuerzas conservativo como por ejemplo: EnergÃa potencial gravitatoria EnergÃa potencial elástica, debida a deformaciones elásticas. También una onda es capaz de transmitir energÃa al desplazarse por un medio elástico. En electromagnetismo se tiene:
EnergÃa electromagnética que se compone de: EnergÃa radiante EnergÃa del campo EnergÃa potencial eléctrica, véase potencial eléctrico. En termodinámica:
energÃa interna, suma de la energÃa mecánica de las partÃculas constituyentes de un sistema EnergÃa térmica FÃsica relativista clásica En Relatividad:
EnergÃa en reposo es la energÃa debida a la masa, según la conocida fórmula de Einstein. EnergÃa de desintegración, es la diferencia de energÃa en reposo entre las partÃculas iniciales y finales de una desintegración Al redefinir el concepto de masa, también se modifica el de energÃa cinética. Véase Relación de energÃa-momento.
FÃsica cuántica En fÃsica cuántica, la energÃa es una magnitud ligada al operador hamiltoniano. La energÃa total de un sistema no aislado de hecho puede no estar definida: en un instante dado la medida de la energÃa puede arrojar diferentes valores con probabilidades definidas. En cambio, para los sistemas aislados en los que el hamiltoniano no depende explÃcitamente del tiempo, los estados estacionarios sà tienen una energÃa bien definida. Además de la energÃa asociadas a la materia ordinaria o campos de materia, en fÃsica cuántica aparece la:
EnergÃa del vacÃo, que es un tipo de energÃa existente en el espacio, incluso en ausencia de materia. QuÃmica En quÃmica aparecen formas especÃficas no mencionadas anteriormente:
EnergÃa de ionización, una forma de energÃa potencial, es la energÃa que hace falta para ionizar una molécula o átomo. EnergÃa de enlace es la energÃa potencial almacenada en los enlaces quÃmicos de un compuesto. Las reacciones quÃmicas liberan o absorben esta clase de energÃa, en función de la entalpÃa y energÃa calórica.
Si estas formas de energÃa son consecuencia de interacciones biológicas, la energÃa resultante es bioquÃmica, pues necesita de las mismas leyes fÃsicas que aplican a la quÃmica, pero los procesos por los cuales se obtienen son biológicos, como norma general resultante del metabolismo (véase ATP).
EnergÃa potencial La energÃa potencial puede pensarse como la energÃa almacenada en un sistema, o como una medida del trabajo que un sistema puede entregar. Más rigurosamente, la energÃa potencial es una magnitud escalar asociada a un campo de fuerzas (o como en elasticidad un campo tensorial de tensiones). Cuando la energÃa potencial está asociada a un campo de fuerzas, la diferencia entre los valores del campo en dos puntos A y B es igual al trabajo realizado por la fuerza para cualquier recorrido entre B y A.
La energÃa potencial puede definirse solamente cuando existe un campo de fuerzas es conservativa, es decir, que cumpla con alguna de las siguientes propiedades:
El trabajo realizado por la fuerza entre dos puntos es independiente del camino recorrido. El trabajo realizado por la fuerza para cualquier camino cerrado es nulo. Cuando el rotor de F es cero (sobre cualquier dominio simplemente conexo). Se puede demostrar que todas las propiedades son equivalentes (es decir que cualquiera de ellas implica la otra). En estas condiciones, la energÃa potencial en un punto arbitrario se define como la diferencia de energÃa que tiene una partÃcula en el punto arbitrario y otro punto fijo llamado "potencial cero".
Magnitudes relacionadas La energÃa se define como la capacidad de realizar un trabajo. EnergÃa y trabajo son equivalentes y, por tanto, se expresan en las mismas unidades. El calor es una forma de energÃa, por lo que también hay una equivalencia entre unidades de energÃa y de calor. La capacidad de realizar un trabajo en una determinada cantidad de tiempo es la potencia.
La energÃa como recurso natural En tecnologÃa y economÃa, una fuente de energÃa es un recurso natural, asà como la tecnologÃa asociada para explotarla y hacer un uso industrial y económico del mismo. La energÃa en sà misma nunca es un bien para el consumo final sino un bien intermedio para satisfacer otras necesidades en la producción de bienes y servicios.
Formas de generación de energÃa eléctrica Subestación eléctricaFuentes de energÃa renovables: EnergÃa eólica EnergÃa geotérmica EnergÃa hidráulica EnergÃa mareomotriz EnergÃa solar Biomasa Gradiente térmico oceánico EnergÃa azul Fuentes de energÃa no renovable: EnergÃa nuclear Carbón Gas natural Petróleo Explotación de la energÃa La explotación de la energÃa abarca una serie de procesos, que varÃan según la fuente empleada:
Extracción de la materia prima (Uranio, Carbón. Petróleo...) Procesamiento de la materia prima (enriquecimiento de uranio, refino del petróleo...) Transporte, almacenamiento y distribución de la materia prima, hasta el punto de utilización. Transformación de la energÃa (por combustión, fisión...) Para la electricidad, además:
Generación de electricidad, por lo general mediante turbinas Almacenamiento y/o distribución de la energÃa Consumo Por último Gestión de los residuos EconomÃa energética Consumo de electricidad por paÃses (Abril 2006)La disponibilidad de la energÃa es un factor fundamental para el desarrollo y el crecimiento económico. La aparición de una crisis energética desemboca irremediablemente en una crisis económica. La utilización eficaz de la energÃa, asà como el uso responsable, son esenciales para la sostenibilidad.
En la actual situación mundial, son varias las voces que abogan por reducir el consumo energético y de recursos naturales. Informe sobre los lÃmites del desarrollo del Club de Roma (1972) TeorÃa del pico de Hubbert, sobre el agotamiento del petróleo.
Unidades de medida de energÃa La unidad de energÃa en el Sistema Internacional de Unidades es el Julio, que equivale a Newton x metro. Otras unidades:
CalorÃa Es la cantidad de energÃa térmica necesaria para elevar la temperatura de un gramo de agua de 14,5 a 15,5 grados centÃgrados. 1 julio equivale a 0,24 calorÃas. La frigorÃa es la unidad de energÃa utilizada en refrigeración y es equivalente a absorber una calorÃa. Termia prácticamente en desuso, es igual a 1.000.000 de calorÃas o a 1 Mcal Kilovatio hora (kWh) usada habitualmente en electricidad. Y sus derivados MWh, MW•año CalorÃa grande usada en biologÃa, alimentación y nutrición = 1 Cal = 1 kcal = 1.000 cal Tonelada equivalente de petróleo = 41.840.000.000 julios = 11.622 kWh. Tonelada equivalente de carbón = 29.300.000.000 julios = 8138.9 kWh. Tonelada de refrigeración Electronvoltio (eV) Es la energÃa que adquiere un electrón al ser acelerado por una diferencia de potencial en el vacÃo de 1 Voltio. 1eV = 1.602176462 × 10-19 julios BTU, British Thermal Unit, 252,2 cal = 1.055 julios
Otra definición de EnergÃa:
Definición: Eficacia, poder para obrar, capacidad para hacer algo: la energÃa del Consejero General de esta empresa es casi infinita. Fuerza de voluntad o vigor fÃsico que se transforman en capacidad de obrar: desde que ingirió aquel afrodisÃaco de su invención, su marido ha perdido todas las energÃas. Véase EnergÃa [FilosofÃa].
[FÃsica] Cualquier causa capaz de transformarse en trabajo mecánico: la energÃa solar es una de las más limpias que existen. Modismos EnergÃa atómica. Véase energÃa nuclear. EnergÃa cinética. [FÃsica] La que posee un cuerpo por razón de su movimiento. EnergÃa de ionización. [FÃsica] La mÃnima necesaria para ionizar una molécula o átomo en estado normal. ...
[FÃsica] Concepto de EnergÃa. El concepto de energÃa de un sistema puede expresarse de diferentes formas. AsÃ, según su aspecto externo, atendiendo a sus cualidades de posición y movimiento se puede hablar de su energÃa potencial o su energÃa cinética. Atendiendo a sus caracterÃsticas internas, se puede hablar de su energÃa como la capacidad de un sistema para producir trabajo o calor.
Las relaciones de energÃa de un sistema dinámico constituyen una forma indirecta de expresar las leyes de la dinámica, sean éstas las leyes de Newton, las ecuaciones de Maxwell o las funciones de onda cuánticas de dicho sistema. Son una transformación matemática de coordenadas que a veces simplifica ciertos cálculos. Desarrollo histórico del concepto. ...
Fuentes de energÃa Introducción histórica Los primeros trabajos que realizó el hombre los efectuó a costa de sus propios músculos. La energÃa que utilizaba provenÃa de los alimentos ingeridos con anterioridad, es decir, de la que se libera en las reacciones quÃmicas que tienen lugar al disgregarse los alimentos.
Posteriormente, el hombre fue aprendiendo a utilizar mejor la energÃa de sus músculos, utilizando animales e inventando sucesivos artificios mediante los cuales obtenÃa un mayor rendimiento en el trabajo. Tres de los fundamentales fueron la rueda, la palanca y el arco. Sobre el año 5000 a.C. ya domesticaba algunos animales (caballo) para conseguir más energÃa mecánica que la que él, considerado como máquina.
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