Al igual que muchas personas, seguramente tú también tengas un concepto de energía o alguna idea te viene a la mente si escuchas la palabra.
Sin embargo, lo cierto es que aún no se ha llegado a una definición precisa de qué es la energía; los conceptos que se manejan generalmente, son apreciaciones que comparte la comunidad científica.
Aunque no existe un consenso sobre la energía, sabemos que existe en diferentes formas, entre ellas la energía cinética, la energía potencial elástica y gravitatoria, la energía química, lumínica, calorífica, térmica, eléctrica, sónica, atómica, nuclear...y podríamos seguir enumerando.
El hecho de que existen distintos tipos de energía, es quizás la razón por la cual no existe aún una única definición; incluso cuando en todos los casos existe un fenómeno común como lo es el hecho de que con energía, se obtiene la capacidad de realizar un trabajo.
Sin embargo, tampoco sería un acierto el definir a la energía como el resultado de realizar un trabajo, pues el trabajo es en sí mismo, energía.
Lo mismo ocurre con la relación entre el calor y el trabajo, en la que uno se transforma en otro y viceversa.
Esta realidad trae a la memoria la Ley de conservación de la energía, la que dice que no se crea, ni se destruye, sino que se transforma una en otra, lo que obedece a la Primera ley de la termodinámica.
La energía interna
La energía interna es una propiedad termodinámica, por lo que es función de punto y no de trayectoria.
Este tipo de energía tiene lugar cuando ocurren cambios de estados en un sistema sometido a un proceso.
En tal caso, el calor realiza un trabajo a costa de la energía interna del sistema; como la energía se conserva, obedece a la Primera ley de la termodinámica.
La primera ley de la termodinámica establece que la energía no se crea, ni se destruye, sino que se conserva.
Entonces esta ley expresa que, cuando un sistema es sometido a un ciclo termodinámico, el calor cedido por el sistema será igual al trabajo recibido por el mismo, y viceversa.
Es decir Q = W, en que Q es el calor suministrado por el sistema al medio ambiente y W el trabajo realizado por el medio ambiente al sistema durante el ciclo.
Es posible afirmar que la energía interna es una función de la temperatura.
Sabemos que:
Q= U2-U1+W donde el calor es igual al cambio de la energía interna, más el trabajo realizado. En un proceso isotérmico, es decir a temperatura constante, el cambio de la energía interna es igual a cero.
Si U2-U1 = 0, entonces Q =W; esto es que el calor seria igual solamente al trabajo,
La energía puede ser almacenada como energía interna, por ejemplo en el interior del líquido contenido en un recipiente, o transferida como calor y trabajo entre el sistema y el medio que lo rodea.
En este caso, podríamos decir que la energía es la suma de la variación de la energía interna más la energía potencial del sistema o recipiente, respecto de un sistema de coordenadas elegido como función de la altura mediante un sistema de referencia, más la energía cinética del sistema o recipiente -si este se mueve respecto del sistema de referencia elegido-.
Formulación de la energía
E = U2-U1 + Ep +Ec
En donde: E es la energía total, EP es la energía potencial y Ec es la energía cinética.
Dado que el sistema escogido puede ser arbitrario, Ep = 0 debido a que el recipiente descansa a una altura despreciable respecto del sistema arbitrario.
De esta manera, la energía que se toma en cuenta es la contenida en el sistema, la que se debe únicamente a los cambios de temperatura, siendo solamente la diferencia:
E = U2 – U1
En este caso, la energía interna será solo un efecto de las energías cinéticas de translación, vibración y la energía potencial de las moléculas en la sustancia contenida en el recipiente, y otras que no vienen al caso mencionar en este artículo.
