Energía: del Big Bang a las sociedades modernas

El movimiento continuo que rige la vida cotidiana sería impensable sin energía. En este artículo se desarrollan los alcances de este término, las variadas formas de energía existentes, las leyes fundamentales que rigen sus transformaciones y las fuentes en las que se sustentan las sociedades actuales.

El concepto de energía

El Universo está en transformación permanente. Desde el nivel atómico a la inmensidad del cosmos, desde la vida unicelular a las sociedades complejas, existe un movimiento continuo de nacimiento, desarrollo y destrucción de formas. La energía es la capacidad de producir estas transformaciones y de realizar trabajo.

Ya en el siglo IV a.C., el filósofo griego Aristóteles denominó energeia a la capacidad de transformar, producir cambios, movimiento y trabajo. El concepto moderno de energía deriva de aquella energeia aristotélica, que, a través de los años, se ha estudiado de manera sistemática: se establecieron las leyes que gobiernan su dinámica transformadora, se definieron las diversas formas de energía y se clasificaron las fuentes energéticas que utilizaron y utilizan las sociedades en el curso de su historia.

Las formas de la energía

Se pueden distinguir siete tipos de energía.

1. Energía electromagnética

Es una forma de energía radiante que se propaga como una onda. Es la energía de la radiación solar, que llega a la superficie de la Tierra como luz y calor, y también la de las ondas del celular, de la radio o del microondas. De acuerdo con las frecuencias, las ondas electromagnéticas tienen distintas propiedades. Hay una banda de frecuencia particular que es el espectro visible (entre el rojo y el violeta), que es la luz que se puede percibir. Las ondas electromagnéticas se propagan en el vacío, por eso se puede ver la luz de las estrellas y es posible comunicarse con una nave enviada a Marte.

2. Energía química

Este tipo de energía se encuentra siempre presente en la materia, ya que se almacena en los enlaces atómicos.Se puede encontrar, por ejemplo, en la leña o los combustibles fósiles. Las reacciones químicas y el calor que estos producen durante la combustión pueden utilizarse para generar trabajo o movimiento.

3. Energía térmica

Es la energía relativa al calor y una de las formas de energía más usuales. El calor se produce por reacciones atómicas, como en el Sol; por reacciones químicas, como cuando se quema leña o papel; por rozamiento o por el metabolismo de algunos seres vivos, como los mamíferos.

4. Energía eléctrica

Es la energía proveniente del flujo de electrones y de los campos eléctricos. Los electrones son partículas atómicas que tienen carga eléctrica y que al moverse en un conductor generan una corriente eléctrica. Esta corriente eléctrica se transmite por cables y llega hasta los enchufes de los hogares. Al enchufar un artefacto (luces, computadora, heladera, etcétera), estos se conectan con la energía eléctrica que los hace funcionar.

5. Energía cinética

Es la energía del movimiento. Todo cuerpo que se mueve tiene energía cinética. La energía cinética es mayor cuanto mayor es la velocidad y la masa del cuerpo en movimiento. La corriente de agua de un río, el viento (que es aire en movimiento), un automóvil andando, una pelota golpeada por una raqueta y las personas cuando caminan son ejemplos de energía cinética.

6. Energía nuclear

Es la energía que está en el núcleo de los átomos y que se puede liberar mediante los procesos de fusión y fisión. La fusión consiste en juntar dos núcleos atómicos de átomos livianos como el hidrógeno. Al producirse la unión de estos núcleos se libera gran cantidad de energía en forma de calor. La fisión nuclear consiste en dividir el núcleo de un átomo pesado como el uranio. Al romperse el núcleo también se libera gran cantidad de energía en forma de calor. En las centrales nucleares esto sucede de manera controlada y se utiliza el calor para generar vapor. El vapor mueve una turbina que genera electricidad.

7. Energía gravitacional

Es la energía de la fuerza de gravedad, la fuerza de atracción ejercida entre dos cuerpos que tienen masa. Explica la caída de los cuerpos y el movimiento de los planetas. Un ejemplo es la inevitable caída de un objeto cuando se lo arroja al aire, la manzana en la cabeza de Newton o que la Tierra gire alrededor del Sol.

Las leyes fundamentales de la energía

La energía tiene dos leyes fundamentales.

  • La primera ley dice que la energía del Universo es constante. Al usar energía, esta no desaparece, sino que cambia de forma. Por ejemplo, en un automóvil se transforma la energía química del combustible en movimiento, que es energía cinética. En una plancha se transforma la energía eléctrica en calor. Las celdas fotovoltaicas transforman la energía electromagnética del Sol en energía eléctrica.
  • La segunda ley dice que ninguna transformación es totalmente eficiente, ya que si bien la energía total se conserva, hay algo que se pierde. Lo que se pierde se conoce como energía útil. La eficiencia energética es la cantidad de energía utilizable que se transforma en otra forma de energía. En la realidad, toda conversión de energía implica una pérdida de la energía utilizable. El cuerpo humano es un buen ejemplo, ya que funciona como una máquina cuyo combustible es la comida. La comida aporta la energía para movernos, respirar y pensar. Sin embargo, solo se utiliza el 5% de la energía ingerida, el resto se disipa en forma de calor.

La energía en las sociedades modernas

Una de las características distintivas de las sociedades modernas es que se han desarrollado a partir de un régimen energético sustentado en los combustibles fósiles. El uso del carbón, en los tiempos de la Revolución Industrial, y luego de los hidrocarburos, en el siglo XX, posibilitó un aumento sin precedentes del consumo de energía.

estación de servicio

En la actualidad, hay tres flujos energéticos que moldean y posibilitan la forma de vida contemporánea: los alimentos, los combustibles y la electricidad. La vida en las grandes ciudades, la economía globalizada, el transporte intensivo, la comunicación instantánea y la producción de alimentos para 7 mil millones de habitantes no serían posibles sin la alta densidad energética de los combustibles fósiles, la facilidad de transporte de los productos refinados del petróleo y la flexibilidad extraordinaria de la electricidad.

Las sociedades actuales se sustentan en el alto consumo energético que posibilitan los hidrocarburos. La vida cotidiana depende en gran medida de la energía, ya sea en forma de electricidad, de gas o de combustibles líquidos, como la nafta y el gasoil. Nos levantamos con la alarma del celular, que se cargó con electricidad, la misma electricidad que se utiliza para iluminar, escuchar música, usar la computadora, la televisión, el aire acondicionado y la heladera. Luego, calentamos el agua para el mate o el café utilizando gas, que también alimenta la calefacción, el calefón o el termotanque. Después, camino al colegio, tomamos el colectivo que funciona a gasoil, que es un derivado de petróleo, al igual que la nafta que utilizan los automóviles. Toda nuestra vida depende de la energía.