Concepto de Energía

De Wikillerato

Energía (del griego ένεργεια, eficacia o fuerza efectiva (εργον, trabajo), es un concepto fundamental en Física y en Química, caracteriza la habilidad de un sistema para modificar el estado de sus alrededores. Esto es, la energía es la capacidad de hacer trabajo. Trabajo es movimiento contra una fuerza de oposición al mismo.

El termino energía fue acuñado por el científico británico Thomas Young (1773–1829) in 1807 y su uso en termodinámica fue propuesto por William Thompson (Lord Kelvin, 1824-1907). Por otra parte, el termino energía interna y su símbolo U apareció por primera vez en el trabajo de Rudolf J.E. Clausius (1822-1888) y William J. M. Rankine (1820-1872) en la segunda mitad del siglo XIX.

La energía puede aparecer (existir) en numerosas formas en el Universo: térmica, mecánica, eléctrica, magnética y nuclear. La suma de todas ellas constituye la energía total del sistema. Cada proceso físico o químico que ocurre en el Universo involucra energía, transferencia de energía y transformaciones energéticas. En termodinámica es útil considerar las varias formas de energía que contribuyen a la energía total en un sistema en dos grupos: macroscópicas y microscópicas. Las formas de energía macroscópicas son aquellas que el sistema posee como conjunto con respecto a un sistema de referencia, por ejemplo la energía cinética (Ec) y potencial (Ep).

Las formas microscopias de energía están relacionadas con la estructura molecular (atómica) del sistema y del grado de la actividad molecular(atómica) y es independiente de las referencias exteriores al sistema. La suma de todas las formas microscópicas de energía es la llamada energía interna del sistema y es denotada por la letra U. Así U es la parte de la energía que depende solo de sus parámetros microscópicos, i.e. la suma de todas las energías cinéticas y potenciales de los átomos, iónes y moléculas que constituyen el sistema. Las contribuciones externas (macroscópicas) más frecuentemente encontradas son la energía cinética y la energía potencial. La energía interna U es definida por U=E-Ec-Ep. La energía cinética y potencial son funciones de estado así lo es también la energía interna. Cuando la Ec y Ep no varían la energía U representa la energía del sistema.

En termodinámica no proporciona información sobre el valor absoluto de la energía total de un sistema solo trata con el cambio total de energía. Así, la energía total de un sistema se le puede asignar un valor cero en algún punto de referencia conveniente. El cambio en la energía total de un sistema es independiente del punto de referencia seleccionado. La energía es una función de estado. Solo es posible medir el cambio de energía de un sistema que sufre una transformación de un estado inicial a un estado final.

En química la energía determina que moléculas se pueden formar, que reacciones pueden ocurrir, como de rápidas pueden ocurrir y con un refinamiento de nuestro concepto de energía en que dirección una reacción química tiene la tendencia a ocurrir.

En la primera década del siglo XX, la energía fue reconocida como teniendo masa (m) o siendo masa, de acuerdo a la ecuación de Einstein E=mc^2, donde c es la velocidad de la luz.

Últimamente se ha propuesto la existencia en el Universo de Energía Oscura (en inglés Dark Energy), la cual tendría como propiedad diferencial respecto a la Energía Clara comentadas previamente (todas las cuales generan y sufren atracción gravitatoria) la de generar repulsión gravitatoria, efecto que podría explicar la expansión acelerada del Universo descubierta recientemente. La búsqueda de la naturaleza de la energía oscura es una de las áreas más activas de estudio en la Cosmología moderna.