1. ¿Qué es la energía?

La energía es la magnitud física que asociamos con la capacidad de producir cambios en los cuerpos. La energía se puede medir y se expresa mediante las siguientes unidades: calorías, julios y kilovatio-hora (kWh). 1 cal ≈ 4,186 J y 1 kWh = 3 600 000 J.

2. Características

La energía presenta las siguientes características generales:

• Puede ser almacenada (por ejemplo, en las baterías de los móviles).
• Puede ser transportada (por ejemplo, por los cables de la red eléctrica).
• Puede transformarse de una forma a otra (por ejemplo, una batidora transforma energía eléctrica en energía mecánica).
• Se transfiere entre cuerpos o sistemas.
• Se conserva en procesos aislados (principio de conservación de la energía) y, en muchos procesos, puede degradarse en formas menos útiles (aumento de la entropía).

3. Tipos de energía

• Energía cinética (E_c): Es la energía que tiene un cuerpo por el hecho de estar en movimiento.
• Energía potencial (E_p): Energía que posee un cuerpo debido a su posición, por ejemplo, un embalse o una masa situada a cierta altura sobre la superficie de la Tierra.
• Energía eléctrica: Está originada por el movimiento ordenado de los electrones. Los electrones forman parte del átomo y tienen carga negativa.
• Energía electromagnética o radiante: Es la energía presente en la luz, las ondas de radio, etc. Se desplaza por el vacío a una velocidad cercana a los 300 000 km/s.
• Energía química: Es la energía que poseen las sustancias en sus enlaces químicos. Por ejemplo, los componentes químicos de los alimentos contienen energía que nuestras células pueden aprovechar.
• Energía nuclear: Existen dos tipos principales de procesos nucleares: la fisión, que supone la rotura de un núcleo atómico para liberar energía (por ejemplo, en centrales nucleares), y la fusión, que supone la unión de núcleos ligeros y también produce energía (el proceso dominante en el interior del Sol).
• Energía térmica: Se refiere al calor. El calor se considera una forma de transferir energía entre cuerpos (siempre desde el de mayor temperatura al de menor temperatura).

4. Energía cinética y potencial

La energía cinética de un cuerpo depende de su masa y de su velocidad: a igualdad de masa, el cuerpo con mayor velocidad tendrá mayor energía cinética. Matemáticamente:

E_c = &frac12 · m · v²

Donde m es la masa del cuerpo (en kg) y v es la velocidad (en m/s). Como unidad de energía se usa el julio (J).

La energía potencial (debida a la gravedad) de un cuerpo aumenta con su masa y con la altura respecto a una referencia. Matemáticamente:

E_p = m · g · h

Donde m es la masa (kg), g es la aceleración de la gravedad (g ≈ 9,81 m/s²) y h es la altura (m). La energía potencial también se mide en julios (J).

5. Fuentes de energía y tipos

Se llama fuente de energía a cualquier medio, natural o artificial, del que podemos extraer energía y utilizarla. La cantidad disponible de energía en una fuente se denomina recurso energético.

Podemos diferenciar dos tipos de fuentes de energía:

• No renovables: Tardan mucho tiempo en renovarse y, a escala humana, son limitadas. Ejemplos: carbón, petróleo, gas natural y materiales radioactivos.
• Renovables: Se regeneran continuamente o son prácticamente inagotables a escala humana. Ejemplos: energía eólica, solar, hidráulica, biomasa, mareomotriz, etc.

6. Fuentes no renovables de energía

• A. Carbón: Se forma a partir de restos vegetales que se transforman a lo largo de millones de años. Se utiliza, fundamentalmente, en centrales térmicas donde se quema para generar energía eléctrica.
• B. Petróleo: Se forma a partir de restos animales y de plancton; se utiliza, sobre todo, como combustible y materia prima para la industria química.
• C. Gas natural: Su origen es similar al del petróleo; suele formarse en condiciones diferentes de presión y temperatura (P y T).
• D. Centrales nucleares: Las centrales nucleares comerciales actuales operan mediante procesos de fisión nuclear.

7. Fuentes renovables de energía

Energía solar: Constituye la mayor fuente de energía disponible en la Tierra. Se puede aprovechar de varias formas, siendo la más conocida la fotovoltaica, basada en células fotovoltaicas capaces de transformar la luz solar en energía eléctrica.

a) Ventajas:

• Energía prácticamente inagotable a escala humana.
• Es limpia en cuanto a emisiones directas durante su funcionamiento y reduce el consumo de combustibles fósiles.
• Mantenimiento relativamente sencillo y, en muchos casos, de bajo coste.

b) Inconvenientes:

• Es irregular e intermitente (dependiente del día, la estación y el clima).
• La energía excedente puede ser difícil y costosa de almacenar a gran escala.

1. La energía del Sol

La energía que emite el Sol proviene de las reacciones nucleares (principalmente la fusión del hidrógeno en helio) que tienen lugar en su interior. Solo una pequeña fracción de esa energía llega a la Tierra.

2. Efecto Coriolis

El movimiento de rotación de la Tierra desvía las corrientes oceánicas y atmosféricas, impidiéndoles seguir una trayectoria rectilínea y obligándolas a curvarse: hacia la derecha en el hemisferio norte y hacia la izquierda en el hemisferio sur. Esto se conoce como efecto Coriolis.

3. Corrientes de convección

Las corrientes de convección son el desplazamiento de una masa de fluido (por ejemplo, agua o aire) debido a diferencias de temperatura entre distintas zonas del planeta; el calentamiento y enfriamiento provoca movimientos que transportan calor y materia.