La energía térmica es potencial o cinética
La transferencia de energía se refiere al movimiento de energía de un lugar a otro. Piensa en la electricidad que fluye desde el enchufe de la pared, pasa por un cargador y llega a una batería. La energía se transfiere del enchufe a la batería.
Un tipo de energía puede transformarse en otro tipo de energía. La transformación de energía significa el cambio de energía de un tipo a otro, por ejemplo, de energía cinética a energía eléctrica, o de energía potencial a energía cinética.
La transferencia de energía es el movimiento de energía de un lugar a otro. La transformación de la energía es cuando ésta cambia de un tipo a otro. Aunque la energía puede transferirse o transformarse, la energía total siempre es la misma.
Fórmula de la energía térmica
La energía mecánica, también conocida como energía de movimiento, es la forma en que un objeto se mueve en función de su posición y movimiento. Se produce cuando una fuerza actúa sobre un objeto y éste utiliza la energía transferida como movimiento. Si un objeto se mueve, está utilizando energía mecánica. Revisa los siguientes ejemplos de energía mecánica para saber dónde puedes verla en tu vida cotidiana.
Ejemplos cotidianos de energía mecánicaLa energía mecánica es uno de los únicos tipos de energía que es fácil de ver. Si algo se mueve, está utilizando energía mecánica. Echa un vistazo a estas fuentes de energía mecánica que probablemente encontrarás en el hogar.
Mira a tu alrededor. Cualquier objeto que se mueva está utilizando energía mecánica cinética. Incluso los objetos que no se mueven almacenan energía mecánica potencial. Cuando mueves algo con la mano, has transferido energía mecánica cinética de tu cuerpo al objeto que estás moviendo. Energía mecánica potencial vs. cinéticaHay dos tipos de energía mecánica: la energía potencial (energía almacenada de posición) y la energía cinética (energía de movimiento). La energía mecánica de un objeto es la suma de su energía potencial y su energía cinética. Los objetos con mayor cantidad de energía mecánica se moverán más que los objetos con poca energía mecánica. Energía mecánica potencialCuando un objeto es capaz de moverse pero no tiene una fuerza que actúe sobre él, está almacenando energía mecánica potencial. Los dos tipos principales de energía potencial son:
Energía química
Un ejemplo de sistema mecánico: Un satélite orbita alrededor de la Tierra influenciado únicamente por la fuerza gravitatoria conservadora; su energía mecánica se conserva, por tanto. La aceleración del satélite está representada por el vector verde y su velocidad por el vector rojo. Si la órbita del satélite es una elipse, la energía potencial del satélite y su energía cinética varían con el tiempo, pero su suma permanece constante.
En ciencias físicas, la energía mecánica es la suma de la energía potencial y la energía cinética. El principio de conservación de la energía mecánica establece que si un sistema aislado está sometido únicamente a fuerzas conservativas, la energía mecánica es constante. Si un objeto se mueve en la dirección opuesta a una fuerza neta conservativa, la energía potencial aumentará; y si la velocidad (no la rapidez) del objeto cambia, la energía cinética del objeto también cambia. En todos los sistemas reales, sin embargo, habrá fuerzas no conservativas, como las fuerzas de fricción, pero si son de magnitud despreciable, la energía mecánica cambia poco y su conservación es una aproximación útil. En las colisiones elásticas, la energía cinética se conserva, pero en las colisiones inelásticas parte de la energía mecánica puede convertirse en energía térmica. La equivalencia entre la pérdida de energía mecánica (disipación) y el aumento de la temperatura fue descubierta por James Prescott Joule.
Unidad de energía térmica
La energía mecánica puede convertirse en calor, y el calor puede convertirse en cierta energía mecánica. Esta importante observación física se conoce como el equivalente mecánico del calor. Esto significa que se puede cambiar la energía interna de un sistema realizando un trabajo sobre el mismo o añadiendo calor al sistema. Este concepto es fundamental para la termodinámica, que aplica las ideas de calor y trabajo para crear sistemas útiles como motores, centrales eléctricas y frigoríficos. Esta equivalencia entre calor y movimiento se puso a prueba en un experimento clásico realizado por James Joule en 1843, que utilizó el cambio de energía potencial de las masas que caen para agitar el agua[2] El agua aumentó su temperatura, de forma similar a como lo haría al ponerla sobre una llama. Esto demostró que el movimiento descendente de las masas que provocaba la agitación del agua (una forma de movimiento mecánico) podía equipararse de hecho a un aumento de la temperatura del agua, es decir, a un aumento del calor,
Esta idea de equivalencia de trabajo y calor se recoge en la Primera ley de la termodinámica, que dice que el cambio en la energía interna de un sistema es la suma del trabajo realizado y el calor añadido a cualquier sistema. A partir de ahí, si se observa un sistema en un estado cualquiera, es imposible saber si ha llegado a ese estado a partir de un aporte de trabajo, de un aporte de calor o de una combinación de ambos[3].