ABC de la energía

Los primeros humanos llegaron a dominar varios tipos de energía. Por ejemplo, friccionaban dos trozos de pedernal para transformar el calor (energía calorífica) en fuego (energía luminosa) y de esa manera cocinar sus alimentos, protegerse del frío, alumbrarse en la oscuridad, trabajar los metales y fabricar herramientas.

La energía ha sido y sigue siendo fundamental para la vida cotidiana. En efecto, toda ciudad moderna es un ‘epicentro energético’ del que dependen de alguna manera todos sus habitantes. Pero ¿qué es la energía?

Nunca ha sido fácil hacer una definición de este concepto. Pero la manera más fácil de entender la energía consiste en asociarla al movimiento de los cuerpos.

La definición más simple dice que la energía es ‘toda fuerza capaz de realizar un trabajo’. Veamos uno de sus ejemplos mas evidentes.

 El viento sopla y se impacta sobre las velas de una barca, empujándola en la misma dirección de su trayectoria. Esto provoca la traslación del velero, una evidencia de que la fuerza del viento realiza un trabajo. Este ejemplo también muestra cómo la energía eólica (la del viento) se transforma en energía cinética. 

El otro formato

Si nos paramos frente a una pared e intentamos derrumbarla con nuestro empuje, lo más probable es que nos cansemos del esfuerzo sin conseguir que la pared se mueva. En este caso se está haciendo un  trabajo, es decir, un esfuerzo, pero no parece haber una manifestación de la energía. 

 Pero sí la hay: la fuerza plicada por una persona se refleja en la sudoración, el cansancio de las piernas y brazos, y el aumento en los latidos de su corazón. Esto es una evidencia de que en la naturaleza la energía se convierte de una forma en otra y no desaparece sin dejar rastro. 

Más ejemplos

La energía puede pasar de un cuerpo a otro.

Por ejemplo el café caliente que se vierte en una taza de cerámica puede quemarnos cuando la agarramos. Esto significa que el líquido que ha sido calentado previamente, transfiere esa energía calorífica a la cerámica de la taza, y ésta nos lo transmite a nosotros provocando que soltemos la taza. 

La energía se también se caracteriza por su capacidad de transformación. El aire que sale por un globo inflado (energía eólica) puede producir un sonido (energía sonora). La combustión (energía química) de una sustancia como la gasolina, provoca que un coche se mueva (energía cinética). La fuerza del viento (energía eólica) puede hacer que un velero, como ya vimos, se mueva (energía cinética). 

Una plancha necesita energía eléctrica para convertirla en energía calorífica. Dentro de nuestro organismo tenemos reservas de la energía que nos proporcionan los alimentos y que nos permiten ejercer nuestras funciones vitales, como por ejemplo respirar, movemos y crecer. 
Otros ejemplos son los siguientes: 

 *La fotosíntesis es un ejemplo de transformación de la energía luminosa del Sol, en energía química, gracias a la cual las plantas fabrican los nutrientes que nos sirven de alimento. 

*Un imán, con su fuerza de atracción, ocasiona que un objeto metálico se mueva hacia él, transformando la energía magnética en cinética. 

*Un globo que se frota en el pelo transforma ese movimiento (energía cinética) en electricidad estática (energía eléctrica).

*Un árbol que se quema después de un relámpago, es un ejemplo de transformación de energía eléctrica (y luminosa) en calor (y fuego).  

Los componentes

Toda la energía que se manifiesta en el universo tiene su origen en una transformación. Quiere decir que de algún modo un tipo de energía es la fuente de otro. 

Los componentes que intervienen en un cambio energético constituyen la fuente del tipo de energía recientemente manifestado, como ocurre con los combustibles. Por mucho tiempo la madera fue un combustible muy utilizado para proveer calor y luz a los seres humanos. Con la industrialización de las sociedades, la demanda de energía para la producción en serie, el transporte o los servicios urbanos por ejemplo, ha provenido fundamentalmente de combustibles fósiles como el carbón, el petróleo y el gas natural, y más recientemente del uranio, que es un elemento natural. 

Debido a la demanda, estas fuentes de energía están escaseando y su uso exacerbado está provocando la deforestación y la contaminación del aire, lo cual tiene un gran impacto en los ecosistemas. Esas fuentes de energía son recursos naturales no renovables porque cada vez que se utilizan se reducen las reservas que hay en el planeta. Dado que esos recursos no se renuevan se agotarán totalmente en un futuro no muy lejano. 

Los tipos

Es importante aclarar que combustible no es un sinónimo de energía. Un combustible es una sustancia que arde con facilidad o que tiene la capacidad de generar grandes cantidades de energía, como ocurre en el caso de la energía nuclear. 

En elementos pesados como el uranio y el plutonio la energía se libera a través de provocar deliberadamente una reacción de fisión, que ocurre cuando el núcleo de un átomo se divide liberando partículas (neutrones) y grandes cantidades de energía en forma de radiación. 

En elementos ligeros como el hidrógeno, las altas temperaturas provocadas deliberadamente ocasionan un rompimiento del núcleo atómico que se puede unir a otros núcleos, formando así un elemento mas pesado como el helio o el deuterio. 

Si bien es cierto que los alumnos de secundaria no acostumbran a manejar términos como ‘fisión’ o ‘fusión’, es conveniente que el maestro conozca las generalidades básicas que le permitan contestar las inquietudes que suelen tener los niños y jóvenes al respecto, y de esa manera ampliar la visión de un tema mas allá de las fronteras de un salón de clase. 

Las renovables
Regresando a las fuentes de energía, existen recursos alternativos no contaminantes que constituyen valiosas fuentes para atender la demanda de desarrollo sustentable que enfrentan todos los países del mundo. 

Se trata de fuentes de energía que además de no contaminar, no se agotan con el uso. Como es el caso de las fuentes renovables por las que existe un gran interés de la comunidad científica internacional por destinar fondos para la investigación de estos recursos alternativos. Entre algunas de esas fuentes alternativas, conocidas como ‘renovables’ se encuentran las siguientes: 

-El sol, que proporciona energía luminosa y calorífica. A través de dispositivos tales como las fotoceldas, la luz se transforma en electricidad. Por su parte existen dispositivos en forma de platos parabólicos que pueden concentrar el calor del sol en un solo punto para dirigirlo por ejemplo hacia un calentador de agua.

- Los géiseres y los vapores de agua provenientes del calor del subsuelo, que ya se utilizan en la generración de electricidad.

- El viento, que es una manifestación de la energía eólica, se utiliza no solo para mover embarcaciones, sino las turbinas o generadores que en zonas apropiadas se emplean para generar electricidad.