Introducción a la energía

vamos a hablar de uno de los conceptos más fundamentales de la ciencia la energía la energía definitivamente tiene algún significado en nuestra vida cotidiana podemos imaginar cosas que se mueven o que están calientes o que son brillantes y consideramos que son energéticas pero de lo que quiero hablar en este vídeo es una definición más formal de la energía una definición más científica y la definición más común es la capacidad de hacer trabajo la capacidad de hacer y voy a poner trabajo entre comillas ya que la noción de trabajo aquí no es la idea común de ir todos los días al trabajo dónde vas a trabajar y se trabaja de 9 a 5 y te pagan por ello trabajo en física no es completamente ajeno a nuestra noción cotidiana de trabajo pero te voy a dar un ejemplo solo para darte una mejor idea del trabajo vamos a decir que tienes algún objeto aquí y vas a aplicar una fuerza se va a aplicar una fuerza en esta dirección y la magnitud de esa fuerza digamos que es de 10 newtons aplicamos una fuerza en la parte lateral de este objeto y al hacer esto podemos mover el objeto en la misma dirección que la fuerza digamos que desplazas el objeto 10 metros después de que haces esto el objeto se encuentra aquí al hacer esto estás aplicando una fuerza y esto está provocando el desplazamiento de este objeto en la dirección de esa fuerza diríamos que se ha realizado trabajo y la cantidad de trabajo que se realizó sería 10 newtons x 10 metros 10 x 10 es igual a 100 y las unidades son newton por metro de trabajo 100 newtons por metros ya que fue una multiplicación y newton por metro ha sido definido como jules que es una unidad de trabajo y también una unidad de energía así que esto es lo mismo que 100 jules o podemos abreviar lo con una jota se ha realizado cientos de trabajo al mover este objeto lo que hicimos al mover este objeto es considerado 100 jules de trabajo si movemos este objeto el doble de distancia entonces habríamos realizado 200 jules de trabajo por lo que la energía es la capacidad de realizar este tipo de trabajo ahora veamos estas imágenes de aquí que representan diferentes formas de energía y veamos si podemos identificar de qué tipo de energía están hablando y luego pensemos en cómo eso se puede relacionar con realizar trabajo si vemos el fuego hay algunas formas evidentes de energía hay energía térmica el fuego definitivamente genera calor así que tenemos energía térmica pero vamos a pensar en qué es la energía térmica realmente la temperatura de un sistema nos habla de la energía cinética promedio de las moléculas de las que está conformado por lo que la energía térmica realmente es la energía del movimiento de estas moléculas nos habla de que todas estas moléculas debido a la reacción de combustión en un estado excitado aumentando su energía cinética y provocando que la temperatura del sistema aumente la energía cinética promedio del sistema aumenta así que la energía térmica realmente es una forma de energía debida al movimiento y el término general para denominar la energía debida al movimiento es energía cinética por lo que la energía térmica realmente es una forma de energía cinética también hay luz que está siendo emitida eso también es una forma de energía y la llamamos energía radiante a esa luz emitida que es la razón por la que podemos ver el fuego la llamamos energía radiante muy bien probablemente pienses que esas son todas las formas de energía en este sistema pero yo te diría que no todavía hay otra forma de energía en el sistema y probablemente es aquí en donde se encuentra la mayor parte de la energía y esa es la energía potencial y donde se encuentra la energía potencial pues se encuentra en los enlaces del combustible aquí tenemos la madera o el carbón que alimentan el fuego y estos están formados por enlaces carbono-carbono tenemos estos enlaces carbono-carbono y puedan estar enlazados a más carbonos oa otros átomos y también van a estar unidos a algunos hidrógenos así que vamos a tener estos enlaces que están almacenando energía y que tiene el potencial de ser liberada si logramos romper estos enlaces los electrones que los formaban van a poder pasar a un estado menor de energía o podrán enlazarse con otros átomos y en el proceso van a liberar energía que va a ser energía radiante y energía térmica o energía cinética y como sucede esto cómo se rompen estos enlaces bueno es debido a nuestra vieja amiga la reacción de combustión donde tenemos oxígeno y tenemos energía necesitamos la energía para iniciar la combustión es por eso que necesitas un cerillo para poder encender una fogata más estos enlaces carbono-carbono que sería esta madera o carbón esto va a entrar en combustión bush tian y va a liberar agua ya que el combustible tiene hidrógenos va a liberar dióxido de carbono y va a liberar mucha mucha energía lo escribí en mayúsculas y vemos esa energía en forma de la energía cinética de las moléculas y la energía radiante emitida y la energía potencial que se encuentra en los enlaces entre estos átomos la llamamos potencial químico o también la podemos llamar energía potencial química energía potencial química así que podemos creer que esto es cierto la energía potencial está siendo convertida en energía térmica y energía radiante y hemos llegado a un punto muy interesante de acuerdo con la ley de la conservación de la energía la energía no puede ser creada ni destruida solo puede ser transformada de una forma a otra y podrías pensar de acuerdo la energía se está transformando de una forma a otra pero cómo puede esto realizar trabajo de la forma en que lo he descrito aquí bueno pues la revolución industrial está basada en esto en transformar la energía de una forma a otra y realizar trabajo una máquina de vapor está basada en utilizar la combustión para calentar agua y convertirla a vapor el vapor se expande y empuja un pistón para poder hacer todo tipo de cosas cómo mover un tren por ejemplo la combustión es lo que ocurre en el motor de tu automóvil donde los pistones son empujados debido a la energía térmica generada por la combustión y eso hace que el carro se pueda mover y por lo tanto realizar trabajo aquí tenemos otros ejemplos este es un relámpago y cuando vemos un relámpago vemos que claramente hay energía cinética tenemos electrones moviéndose de la nube hacia el suelo y podríamos decir que este de aquí es energía cinética energía sin ética y podrías preguntarte cómo puedo realizar trabajo con eso bueno eso es justo de lo que trata la industria de la electrónica la corriente es el movimiento de los electrones y la corriente puede ser utilizada para hacer todo tipo de cosas maravillosas podrías tener un motor eléctrico como una manera de realizar trabajo así que aquí tenemos energía cinética y también hay energía radiante gracias a ella podemos ver el relámpago y esa energía radiante ocurre debido a que el aire es bien izado y calentado por lo que también hay energía térmica conforme los electrones van hacia abajo se está generando energía térmica ahora bien de dónde viene esa energía bueno tenemos toda esta energía potencial que se empieza a acumular en las nubes conforme el vapor de agua aumenta y no se tiene muy en claro como esto ocurre pero debido a la energía del sol el agua se evapora y conforme el agua se evapora y forma las nubes la parte inferior de la nube se vuelve negativa se vuelve más rica en electrones y la parte superior de la nube se vuelve más positiva entonces tenemos estos electrones que realmente quieren llegar hasta el suelo porque conforme el aire cercano a la nube se vuelve negativo el suelo se vuelve positivo así que los electrones quieren llegar hasta el suelo pero el aire no es un buen conductor de electricidad así que una vez que el potencial eléctrico aumenta lo suficiente esencialmente el aire es ionizado y estos electrones se encuentran un camino hasta el suelo y debido a que todo esto está sucediendo se está formando un potencial electrostático potencial electrostático y como sucede esto bueno hay algunas teorías al respecto algunas de ellas muy buenas pero no está completamente establecido como esto ocurre de este lado tenemos un dibujo de un clavadista haciendo un parado de manos para caer al agua este es probablemente el ejemplo más común de la energía potencial siendo transformada a energía cinética que podrías encontrar en un libro de texto de física aquí arriba en el trampolín este señor tiene energía potencial debido a la posición en la que se encuentra y es muy evidente que tiene el potencial de caer y convertir esa energía en energía cinética conforme va cayendo en este punto la mayor parte de su energía ha sido transformada en energía cinética aquí tenemos energía potencial energía potencial y aquí tenemos energía cinética energía sin ética así que nuestra gran premisa es que la energía es la capacidad de realizar trabajo no puede ser creada ni destruida pero puede ser transformada de una forma a otra y todas las formas de energía esencialmente podemos clasificarlas en dos categorías en energía potencial y en energía cinética y en esta última imagen te puedes preguntar en qué forma está realizando trabajo este señor bueno te puedes imaginar que si hubiera algún tipo de sistema aquí donde tenemos una plataforma aquí y una polea y por acá está unido a una pesa bueno si el pre encara sobre esta plataforma no caería tan rápido pero si él es más pesado que esta pesa va a provocar que la plataforma baje y la pesa se eleve así que él tiene el potencial de hacer trabajo gracias a la posición en la que se encuentra eso es lo que este sistema no se encuentra aquí para poder realizar este trabajo