Principios básicos de la energía

La energía se encuentra en constante transformación. Por ejemplo, parte de la electricidad que utilizamos en nuestros hogares proviene de centrales hidroeléctricas: la energía potencial gravitatoria del agua contenida en una represa es transformada en energía cinética cuando el agua se pone en movimiento. Luego, mediante un alternador, dicha energía se transforma en energía eléctrica.

Cuando un artefacto eléctrico, como un ventilador, se encuentra en funcionamiento, la energía eléctrica se transforma en energía de movimiento, en energía sonora y en energía calórica. Esto último se puede comprobar al poner la mano cerca del motor.

La energía experimenta una serie de transformaciones que se explican mediante los siguientes principios:

La energía se conserva

La energía total –que es la suma de todas las formas de energía– es la misma antes y después de cada transformación, independiente de la cantidad de cambios que experimente y de la rapidez con que estos se realicen.

La energía se degrada

Aunque la energía se conserva en los diferentes cambios que experimenta, una parte de ella siempre se transforma en energía menos útil, como calor o sonido. Por ejemplo, cuando utilizamos una ampolleta, la energía eléctrica se transforma en energía lumínica y calórica. Sin embargo, esta última forma de energía no es aprovechada de manera útil, sino que se pierde o disipa.

En el diagrama superior se representa el principio de conservación de la energía. Allí se puede observar que la energía disponible de un sistema se transforma, por una parte, en energía útil, y por otra, en energía degradada.

En el proceso de transformación de la energía siempre se cumple la siguiente premisa:

Energía disponible = Energía útil + Energía degradada

Es importante señalar que la energía no se crea ni se destruye, solo se transforma, y que en dicho proceso la energía se degrada, pero se conserva.

En los procesos en que participa casi de forma exclusiva la energía mecánica también se conserva. Por ejemplo, cuando levantamos un objeto a determinada altura, acumulamos energía potencial gravitatoria. Luego, si lo dejamos caer, la energía potencial gravitatoria disminuye mientras que la energía cinética aumenta, ya que la rapidez con que un cuerpo cae aumenta con el tiempo. En todo el proceso la energía se mantiene constante, es decir, la energía cinética sumada con la energía potencial es constante.

El universo y la degradación de la energía

Durante cualquier proceso, la cantidad total de energía del universo se mantiene constante, aunque su calidad disminuye. Esto ocurre porque, luego de la transformación de la energía, su cualidad de ser nuevamente aprovechada se reduce. Por ejemplo, la energía eléctrica puede ser aprovechada de múltiples formas, ya que puede transformarse en energía lumínica, mecánica o sonora, entre muchas otras. Pero la energía térmica de nuestro cuerpo es disipada al medio y no se recupera ni utiliza en nuevas transformaciones.

Con el paso del tiempo, todos los procesos de transformación generan más y más energía que no puede ser aprovechada de forma útil. Se estima que llegará un momento, en un futuro muy distante, en que la energía que pueda ser aprovechada en el universo sea prácticamente nula. Este evento se conoce como la muerte térmica del universo.