Energía

El concepto de energía es muy extraño. La energía no es una sustancia material como el agua o el aire, ni es algo definido que se pueda percibir directamente como un color o un sonido. La energía es una propiedad abstracta que se asigna a todas las cosas. En los libros de física se define a la energía como “la capacidad de producir trabajo”; pero esta definición no dice gran cosa a las personas que no han estudiado física. Es por ello que a continuación explico el concepto de energía de una manera diferente que no es muy rigurosa pero que, considero, es más comprensible.

Mi definición de energía es la siguiente: “la energía es la capacidad de producir daños físicos”. Veamos a qué me refiero con el siguiente ejemplo: un auto en movimiento puede evidentemente causar daños físicos, por lo tanto tiene energía. Y mientras más rápido vaya el auto, su capacidad de causar daños es mayor, es decir, a mayor velocidad su energía es también mayor. A la energía que está asociada con el movimiento se le denomina “energía cinética”. La energía cinética no sólo depende de la velocidad sino también de la masa. Un autobús (más pesado) puede causar más daños que un auto pequeño (menos pesado), es decir, a mayor masa, mayor energía cinética. Si un auto está parado no puede causar daños, por lo tanto un objeto en reposo no tiene energía cinética. A continuación presento otros ejemplos.

Un gran candelabro colgado del techo a cierta altura puede causar daños físicos, por lo tanto tiene energía. Y mientras más alto se encuentre colgado, su capacidad de causar daños es mayor, es decir, a mayor altura su energía es también mayor. A la energía que está asociada con la altura de un objeto en el campo de gravedad de la Tierra se le denomina “energía potencial gravitatoria”. Se le llama potencial porque la energía está “guardada”, no se manifiesta mientras el candelabro está colgado. Sólo si se suelta y cae puede causar daño, es decir, libera su energía. La energía potencial gravitatoria no sólo depende de la altura sino también de la masa. Un candelabro colgado (más pesado) puede causar más daños que una lámpara colgada (menos pesada), es decir, a mayor masa, mayor energía potencial gravitatoria. Si un objeto está colocado sobre el piso no puede causar daños, por lo tanto un objeto a altura cero no tiene energía potencial gravitatoria.

Un resorte tenso (estirado o comprimido) puede causar daños físicos, por lo tanto tiene energía. Y mientras más tenso se encuentre el resorte, su capacidad de causar daños es mayor, es decir, a mayor tensión su energía es también mayor. A la energía que está asociada con la tensión de un objeto elástico se le denomina “energía potencial elástica”. Como en el caso anterior se le llama potencial porque la energía está “guardada”; no se manifiesta mientras el resorte se mantiene tenso. Sólo si se suelta puede causar daño al liberar su energía.

Una cantidad de agua caliente puede causar daños físicos, por lo tanto tiene energía. Y mientras más caliente esté el agua, su capacidad de causar daños es mayor, es decir, a mayor temperatura su energía es también mayor. A la energía que está asociada con la temperatura de un objeto o sustancia se le denomina “energía térmica”.

Una granada (explosivo) puede causar daños físicos, por lo tanto tiene energía. En este caso ya no resulta tan claro por qué una granada tiene esta capacidad de causar daño; no es el movimiento, ni que se encuentre colgada o tensa, ni su temperatura. La capacidad de una granada de estallar y causar daño está en su composición química, es decir, las sustancias de las que está hecha la granada contienen energía. Recordemos que todas las sustancias están formadas por átomos unidos entre sí, y en esas uniones entre átomos (enlaces químicos) hay energía. A la energía que está almacenada en los enlaces químicos de las sustancias se le denomina “energía química”. La energía química se libera cuando los enlaces químicos de una sustancia se rompen en un proceso denominado “reacción química” (cuando la granada estalla, está ocurriendo una reacción química). Todas las sustancias tienen energía química pero no en la misma cantidad; las sustancias que tienen una gran cantidad de energía química y que la liberan más fácilmente se denominan “combustibles”.

Una bomba de uranio (bomba atómica) puede causar daños físicos, por lo tanto tiene energía. En este caso la energía también está almacenada en las partículas que forman la sustancia; pero no se encuentra en los enlaces que unen los átomos como en el caso anterior, sino en los núcleos de los átomos. Recordemos que cada átomo tiene un núcleo muy pequeñito formado por protones y neutrones. En este núcleo está “guardado” este tipo de energía y por ello se le denomina “energía nuclear”. Todas las sustancias están formadas por átomos y por lo tanto todas tienen energía nuclear. Sin embargo es muy difícil liberar este tipo de energía; sólo es posible con ciertos elementos (como el uranio por ejemplo) que tienen átomos muy grandes y pesados. Como los núcleos de los átomos de estos elementos tienen una gran cantidad de protones y neutrones, son inestables y pueden fragmentarse en un proceso denominado "fisión nuclear”. Es durante la fisión nuclear cuando se libera la energía nuclear.

Una corriente eléctrica puede causar daños físicos, por lo tanto tiene energía. En este caso la energía se encuentra en ciertas partículas del átomo denominadas "electrones". Los electrones se mueven alrededor del núcleo del átomo (formado por protones y neutrones). En los metales los electrones no están ligados muy fuertemente a sus núcleos correspondientes y por lo tanto, si se les aplica una fuerza (por medio de una pila por ejemplo) entonces los electrones se separan de sus átomos y se mueven todos en una misma dirección a través del metal. A este movimiento de electrones se le denomina “corriente eléctrica”. En una corriente eléctrica la energía está en los electrones en movimiento. A este tipo de energía se le denomina “energía eléctrica”.

Los rayos X, los rayos UV (ultravioleta), los rayos IR (infrarrojos), las microondas y la luz intensa pueden causar daños físicos, por lo tanto cada uno de estos tipos de radiación tiene energía. A estas radiaciones se les denomina “ondas electromagnéticas”. En este caso la energía se encuentra en dichas ondas y se denomina “energía radiante”. La luz es un ejemplo de onda electromagnética y por lo tanto es un tipo de energía radiante, sin embargo en el caso particular de la luz se le denomina también “energía luminosa”.

Existen otros tipos de energía, pero los que he explicado son los principales y los más comunes. Para aprender más del concepto de energía puedes leer el tema "Importancia de la energía".