Transformaciones energéticas
Las transformaciones energéticas son procesos que convierten la energía de un tipo (por ejemplo, cinética, potencial gravitacional, energía química) a otro. Cualquier tipo de uso de la energía debe implicar algún tipo de transformación energética.
La energía debe obedecer las leyes de la termodinámica
La termodinámica es el estudio de cómo la energía cambia de un tipo a otro. Las leyes de la termodinámica se aplican a la energía y a las conversiones de energía.
La primera ley de la termodinámica:
La energía no puede crearse ni destruirse (lo que se denomina conservación de la energía); sin embargo, puede transformarse de un tipo a otro. De hecho, todo proceso útil transforma la energía de una forma a otra. Hay muchas formas o tipos de energía diferentes. Algunos ejemplos de transformaciones energéticas cotidianas son:
| Situación | Conversiones energéticas implicadas |
|---|---|
| Frotarse las manos para calentarse | Energía cinética a energía térmica |
| Uso de una linterna a pilas | Energía química a energía eléctrica (en las pilas) Energía eléctrica a energía radiante (en la bombilla) |
| Un objeto que se acelera al caer | Energía potencial gravitatoria a energía cinética |
La segunda ley de la termodinámica:
Algunas formas de energía son más útiles que otras. El uso de la energía siempre la hace menos útil, aunque en realidad no se destruya energía.
La energía cinética y la electricidad son las formas más útiles. Son de "alta calidad" porque pueden transformarse casi por completo en cualquier otro tipo de energía. La electricidad, por ejemplo, puede utilizarse fácilmente para generar calor (energía térmica) o luz (energía radiante), romper enlaces químicos (energía química), mover objetos (energía cinética) o levantar objetos (energía potencial gravitatoria).
La forma de energía menos útil es la energía térmica de baja temperatura. Puede volver a convertirse en una forma de mayor calidad, pero la energía útil siempre se pierde en este proceso. Al convertir la energía en una forma menos útil y luego intentar trabajar hacia atrás, nunca se recupera el 100% de la energía útil.
Por ejemplo, cuando un coche funciona, el motor se calienta (energía térmica). El calor del motor no ayuda a que el coche se mueva o vaya más rápido. Esta energía desperdiciada es un subproducto inevitable de la conversión del combustible del coche (energía química) en movimiento (energía cinética de "alta calidad"), sin embargo, puede utilizarse potencialmente para calentar el habitáculo del coche y aumentar ligeramente la eficiencia energética global. Es un reto para todas las formas de generación de energía minimizar el desperdicio de energía y ser lo más eficiente posible.
PhET: Formas y cambios de energía
La Universidad de Colorado nos ha permitido amablemente utilizar la siguiente simulación PhET. Haga clic para ejecutar una simulación interactiva para explorar las transformaciones entre tipos de energía. En concreto, esta simulación trata de las conversiones entre formas de energía mecánica, eléctrica, química y lumínica.