La energía es la capacidad que tiene un sistema material para producir cambios en otro sistema material, o sobre sí mismo. Puede transformarse en forma de calor o en forma de trabajo.

La unidad en el Sistema Internacional de la energía es el julio, J, en honor al científico inglés James P. Joule. Otras unidades de energía son la caloría (cal) y el kilovatio hora (kWh), aunque no forman parte del Sistema Internacional de Unidades. La caloría se emplea con frecuencia para hacer referencia al contenido energético de los alimentos, mientras que el kilovatio hora se emplea para hacer referencia al consumo eléctrico.

Para comprender qué es la energía imagina una mesa de billar. Sobre la mesa tienen lugar interacciones (fuerzas), cambios e intercambios de energía. Inicialmente todas las bolas están en reposo (considerando como sistema de referencia la mesa de billar), y cuando golpeamos con el taco la bola blanca, esta golpea a otra bola, y esta bola a otras bolas, que a su vez golpean a otras bolas. El resultado es que las bolas de colores ganan movilidad debido a las fuerzas con las que chocan unas con otras, mientras que la bola blanca pierde movilidad, debido también a la fuerza que ejercen las bolas en reposo en sentido contrario contra la blanca. Al final, todas las bolas vuelven al reposo.

Pues todos estos cambios de movimiento y detención son debidos a la energía:

a) Aumento del movimiento debido a la energía que aportamos con nuestros músculos al taco para que golpee la bola blanca (energía que a su vez procede de la ensalada de lechuga que me he comido un rato antes, que a su vez procede del Sol porque la lechuga ha hecho la fotosíntesis gracias al Sol).

b) Disminución final del movimiento debido a la energía que pierden las bolas al rozarse con la mesa de billar.

La energía, de la que estamos hablando, tiene unas características:

- La energía se transforma

La energía se transforma de una en otra. Volvemos al ejemplo inmediatamente anterior: en el sol tienen lugar reacciones químicas (energía nuclear), el sol riega de energía la Tierra (energía térmica), energía que almacena la lechuga debido a la fotosíntesis (energía química), energía que almacena mi cuerpo cuando como lechuga (energía química), energía que transfiero a la bola a través de mis músculos al golpear con el taco (energía mecánica), energía que finalmente se pierde como consecuencia del roce de las bolas con la mesa y el aire (energía térmica).

- La energía se transfiere

Volvemos al mismo ejemplo. La energía se transfiere del Sol a la lechuga, de la lechuga a mis músculos, de mis músculos a la bola blanca, de la bola blanca al resto de bolas, del resto de bolas al ambiente.

- La energía se conserva

Volvemos al mismo ejemplo. La energía de la bola blanca se transfiere a las bolas de colores, de forma que la bola blanca pierde parte de su energía y las bolas de colores ganan parte de la energía de la bola blanca. Como consecuencia, se establece la ley de conservación de la energía, que dice que “en cualquier cambio, físico o químico, la energía ni se crea ni se destruye, solo se transfiere y se transforma”.

• LA ENERGÍA MECÁNICA

La energía mecánica es la suma de dos energías: la energía cinética, Ec, y la energía potencial, Ep (en este curso solo vemos la energía potencial gravitatoria, pero hay otras formas de energía potencial). Matemáticamente es:

Donde:

Cuyas variables son: la masa, m; la velocidad, v; la aceleración de la gravedad (en la Tierra, cuando hablamos de la Tierra), g=9,8m/s²; la altura, h (del inglés “high”).

• LA ENEREGÍA ELÉCTRICA

La materia está formada, entre otras cosas, por electrones, que cuando se mueven producen la corriente eléctrica. La energía eléctrica es la energía que lleva asociada una corriente eléctrica.

Esta energía es la que aprovechamos para encender las luces, cargar nuestros teléfonos, etc.

• LA ENEREGÍA QUÍMICA

Como ya sabemos, casi todos los átomos cuando se encuentran en la materia, se encuentran unidos a otros átomos (salvo los gases nobles, que a esos hay que echarlos de comer aparte). La energía química es la energía asociada a los enlaces químicos que mantienen unidos esos átomos en una sustancia pura.

Esta energía es la que aprovechamos a través de los alimentos, a través de la combustión de las gasolinas para mover los coches, etc.

• LA ENERGÍA NUCLEAR

También sabemos que los núcleos de los átomos están formados por protones y neutrones, y estos no se separan porque entre ellos existe una energía muy fuerte que los une. Cuando rompemos o metemos partículas dentro de un núcleo, se libera gran parte de esa energía, que se denomina energía nuclear, que puede ser:

- Energía de fisión nuclear

Es la energía que se libera cuando se divide el núcleo de los átomos de algunos elementos químicos (uranio, plutonio, etc.). En el proceso se generan residuos radiactivos, que pueden emitir radiaciones perjudiciales durante miles de años.

- Energía de fusión nuclear

Es la energía que se libera cuando se fusionan dos núcleos de átomos, dando lugar a un núcleo mucho más pesado. Se requieren temperaturas altísimas, pero no producen residuos radiactivos. Esta energía está en estudio, pero en un futuro posiblemente pueda ser aprovechable. Es, además, la energía que se produce en las estrellas, como el Sol.

• LA ENERGÍA TÉRMICA

La energía térmica es la energía que posee un cuerpo, o un sistema material, debido al movimiento o agitación desordenada de las partículas que lo constituyen. Se mide con la magnitud Temperatura.

• LA ENERGÍA LUMINOSA

El Sol y los cuerpos que están a mucha temperatura, como un rayo o una bombilla, emiten luz, que se transmite por el vacío, el aire y otros medios transparentes, mediante ondas.

La luz transporta una energía denominada luminosa o radiante. Gracias a ella se produce la fotosíntesis, que proporciona alimento a los seres vivos y oxígeno para la respiración. Los seres humanos percibidos los colores del rojo al violeta, pero no vemos la luz infrarroja o ultravioleta.