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Diferencia entre revisiones de «Energía»

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{{fusionar desdeen|Energía (física)}}
{{otros usos|Energía (desambiguación)}}
La '''energía''' (del griego {{lang|grc|ἐνέργεια}} - ''[[energeia]]'', "actividad, operación", de {{lang|grc|ἐνεργός}} - ''energos'', "activo, trabajador"<ref>{{Cita web |url=http://www.etymonline.com/index.php?term=energy |título=Energy |obra=Online Etymology Dictionary |apellido=Harper |nombre=Douglas |mesacceso=1 de Mayo|añoacceso=2007}}</ref>) es una [[magnitud física]] que cuantifica la capacidad de realizar [[Trabajo (física)|trabajo]] de un [[sistema físico]].
[[Imagen:Lightning over Oradea Romania 2.jpg|thumb|200px|Un [[rayo]] es una forma de transmisión de energía.]]
El término '''energía''' (del [[idioma griego|griego]] ἐνέργεια/[[energeia]], actividad, operación; ἐνεργóς/energos=[[fuerza]] de acción o fuerza [[trabajo|trabajando]]) tiene diversas acepciones y definiciones, relacionadas con la idea de una capacidad para obrar, transformar o poner en [[movimiento]]. En [[física]], «energía» se define como la capacidad para realizar un [[trabajo (física)|trabajo]]. En [[tecnología]] y [[economía]], «energía» se refiere a un [[recurso natural]] y la tecnología asociada para explotarla y hacer un uso industrial o económico del mismo.
 
En la [[física clásica]], la ley universal de [[conservación de la energía]], que es la base para el [[primer principio de la termodinámica]], indica que la energía ligada a un [[sistema aislado]] permanece invariable en el tiempo. No obstante, la [[teoría de la relatividad especial]] establece una [[equivalencia entre masa y energía]] por la cual todos los cuerpos, por el hecho de estar formados de materia, contienen energía; además, pueden poseer energía adicional que se divide conceptualmente en varios tipos según las propiedades del sistema que se consideren. Por ejemplo, la [[energía cinética]] se cuantifica según el movimiento de la materia, la [[energía química]] según la [[composición química]], la [[energía potencial]] según propiedades como el estado de [[deformación]] o a la posición de la materia en relación con las fuerzas que actúan sobre ella y la [[energía térmica]] según el [[estado de equilibrio termodinámico|estado térmodinámico]].
== El concepto de energía en física ==
{{AP|Energía (física)}}
La energía es una [[magnitud física]] abstracta, ligada al estado dinámico de un [[Sistema físico|sistema]] cerrado y que permanece invariable con el tiempo. También se puede definir la energía de sistemas abiertos, es decir, partes no aisladas entre sí de un sistema cerrado mayor. Un enunciado clásico de la física newtoniana afirmaba que ''[[Conservación de la energía|la energía no se crea ni se destruye, sólo se transforma]]''.
 
La energía no es un estado físico real, ni una "sustancia intangible", sino sólo ununa número[[magnitud escalar]] que se le asigna al estado del sistema. físico,Se esutiliza decir,como una abstracción de los sistemas físicos por la energíafacilidad espara unatrabajar herramientacon omagnitudes abstracciónescalares, matemáticaen decomparación unacon propiedadlas de[[magnitud losvectorial|magnitudes sistemasvectoriales]] físicoscomo la [[velocidad]] o la [[posición]]. Por ejemplo, en [[mecánica]], se puede decirdescribir quela [[dinámica]] de un sistema conen energíafunción de las energías cinética, nulapotencial, estáque componen la [[energía mecánica]], que en reposola [[mecánica newtoniana]] tiene la propiedad de conservarse, es decir, ser invariante en el tiempo.
 
El uso deMatemáticamente la magnitud energía en términos prácticos se justifica porque es mucho más fácil trabajar con [[escalar|magnitudesconservación escalares]], como lo esde la energía, que con [[vector (física)|magnitudes vectoriales]], como la velocidad y la posición. Así, se puede describir completamente la dinámica de un sistema en función de las energías cinética, potencial y de otros tipos de sus componentes. En sistemas aislados, además, la energía total tiene la propiedad de "conservarse", es decir, ser invariante en el tiempo. Matemáticamente, la conservación de la energía para un sistema es una consecuencia directa de que las ecuaciones de evolución de ese sistema sean independientes del instante de tiempo considerado, de acuerdo con el [[teorema de Noether]].
=== Energía en diversos tipos de sistemas físicos ===
Todos los cuerpos, poseen energía debido a su movimiento, a su composición química, a su posición, a su temperatura, a su masa y a algunas otras propiedades. En las diversas disciplinas de la física y la ciencia, se dan varias definiciones de energía, por supuesto todas coherentes y complementarias entre sí, todas ellas siempre relacionadas con el concepto de trabajo.
 
==== FísicaEnergía clásicapotencial ====
{{AP|Energía potencial}}
Es la energía que se le puede asociar a un cuerpo o sistema [[fuerza conservativa|conservativo]] en virtud de su posición o de su configuración. Si en una región del espacio existe un [[campo de fuerzas]] conservativo, la energía potencial del campo en el punto (A) se define como el trabajo requerido para mover una masa desde un punto de referencia (''nivel de tierra'') hasta el punto (A). Por definición el nivel de tierra tiene energía potencial nula. Algunos tipos de energía potencial que aparecen en diversos contextos de la física son:
*La '''energía potencial gravitatoria''' asociada a la posición de un cuerpo en el [[campo gravitatorio]] (en el contexto de la [[mecánica clásica]]). La energía potencial gravitatoria de un cuerpo de masa ''m'' en un campo gravitatorio constante viene dada por: <math>E_p = mgh\,</math> donde ''h'' es la altura del [[centro de masa]]s respecto al cero convencional de energía potencial.
*La '''energía potencial electrostática''' ''V'' de un sistema se relaciona con el [[campo eléctrico]] mediante la relación:
{{ecuación|
<math>\mathbf{E} = - \operatorname{grad}\ V</math>
||left}}
*La '''energía potencial elástica''' asociada al campo de tensiones de un [[sólido deformable|cuerpo deformable]].
 
== Energía cinética de una masa puntual ==
La [[energía cinética]] es un concepto fundamental de la física que aparece tanto en [[mecánica clásica]], como [[teoría de la relatividad|mecánica relativista]] y [[mecánica cuántica]]. La energía cinética es una [[magnitud física|magnitud]] escalar asociada al movimiento de cada una de las partículas del sistema. Su expresión varía ligeramente de una teoría física a otra. Esta energía se suele designar como ''K'', ''T'' o ''E<sub>c</sub>''.
 
El [[límite clásico]] de la energía cinética de un cuerpo rígido que se desplaza a una velocidad ''v'' viene dada por la expresión:
{{ecuación|
<math>E_c = {1 \over 2} mv^2</math>
||left}}
Una propiedad interesante es que esta magnitud es [[Magnitud extensiva|extensiva]] por lo que la energía de un sistema puede expresarse como "suma" de las energía de partes disjuntas del sistema. Así por ejemplo puesto que los cuerpos están formados de partículas, se puede conocer su energía sumando las energías individuales de cada partícula del cuerpo.
 
== Energía en diversos tipos de sistemas ==
Todos los cuerpos pueden poseer energía debido a su movimiento, a su composición química, a su [[posición]], a su [[temperatura]], a su [[masa]] y a algunas otras propiedades. En las diversas disciplinas de la [[física]] y la [[ciencia]], se dan varias definiciones de energía, todas coherentes y complementarias entre sí, todas ellas siempre relacionadas con el concepto de [[trabajo (física)|trabajo]].
 
=== Física clásica ===
En [[mecánica]]:
*[[Energía mecánica]], que es la combinación o suma de los siguientes tipos:
**[[Energía cinética]]: debidodebida al [[movimiento]].
**[[Energía potencial]]: la asociada a la posición dentro de un [[campo (física)|campo de fuerzas]] conservativo como por ejemplo:
***Energía potencial gravitatoria
***Energía potencial elástica o [[energía de deformación]], debida a deformaciones [[elasticidad (mecánica de sólidos)|elásticas]]., Tambiéntambién una [[onda (física)|onda]] es capaz de transmitir energía al desplazarse por un medio elástico.
 
En [[electromagnetismo]] se tiene:
*[[Energía electromagnética]] que se compone de:
**[[Energía radiante]], es la energía que poseen las ondas electromagnéticas.
**Energía de campo.
**[[Energía calórica]], es la cantidad de energía que la unidad de masa de materia puede desprender al producirse una reacción química de oxidación.
**Energía potencial eléctrica, (véase [[potencial eléctrico]]).
**[[Energía eléctrica]], es el resultado de la existencia de una [[diferencia de potencial]] entre dos puntos.
 
En [[termodinámica]]:
:*[[Energía interna]], suma de la energía mecánica de las partículas constituyentes de un sistema.
*[[Energía térmica]] debida al [[estado de equilibrio termodinámico|estado termodinámico]] de la materia del sistema.
:*[[Energía térmica]], se le denomina energía térmica a la energía liberada en forma de calor, obtenida de la naturaleza (energía geotérmica), mediante la combustión
 
==== Física relativista clásica ====
En la [[Teoría de la relatividad especial|relatividad especial]]:
:*[[Energía en reposo]] es la energía debida a la [[masa]], según la conocida fórmula de [[Einstein]] E=mc<sup>2</sup>que establece la [[equivalencia entre masa y energía]].
:*[[Energía de desintegración]], es la diferencia de energía en reposo entre las partículas iniciales y finales de una [[desintegración]].
:*Al redefinirredefinirse el concepto de masa, también se modifica el de energía cinética (véase [[relaciónRelación de energía-momento]]).
 
==== Física cuántica ====
En [[física cuántica]], la energía es una magnitud ligada al [[Hamiltoniano (mecánica cuántica)|operador hamiltoniano]]. La energía total de un [[sistema aislado|sistema no aislado de hecho]] puede no estar definida:, pues en un instante dado la medida de la energía puede arrojar diferentes valores con probabilidades definidas. En cambio, para los sistemas aislados en los que el hamiltoniano no depende explícitamente del tiempo, los estados estacionarios sí tienen una energía bien definida. Además de la energía asociadasasociada a la materia ordinaria o campos de materia, en física cuántica aparece la :
*[[energíaEnergía del vacío]], que es un tipo de energía existente en el espacio, incluso en ausencia de [[materia]].
 
==== Química ====
En '''[[química]]''' aparecen algunasademás formas específicas no mencionadas anteriormente:
:*[[Energía de ionización]], una forma de energía potencial, es la energía que hace falta para [[Ionización|ionizar]] una [[molécula]] o [[átomo]].
:*[[Energía de enlace]], es la energía potencial almacenada en los [[Enlace químico|enlaces químicos]] de un [[Compuesto químico|compuesto]]. Las [[Reacción química|reacciones químicas]] liberan o absorben esta clase de energía, en función de la [[entalpía]] y [[energía calórica]].
:Si estas formas de energía son consecuencia de interacciones biológicas, la energía resultante es bioquímica, pues necesita de las mismas leyes físicas que aplican a la química, pero los procesos por los cuales se obtienen son biológicos, como norma general resultante del [[metabolismo]] (véase [[Adenosín trifosfato|ATP]]).
 
Si estas formas de energía son consecuencia de interacciones biológicas, la energía resultante es bioquímica, pues necesita de las mismas leyes físicas que aplican a la química, pero los procesos por los cuales se obtienen son biológicos, como norma general resultante del [[metabolismo]] celular (véase [[Ruta metabólica]]).
=== Energía potencial ===
{{AP|Energía potencial}}
La energía potencial puede pensarse como la energía almacenada en un sistema, o como una medida del trabajo que un sistema puede entregar. Más rigurosamente, la energía potencial es una magnitud escalar asociada a un campo de fuerzas (o como en elasticidad un campo tensorial de tensiones). Cuando la energía potencial está asociada a un campo de fuerzas, la diferencia entre los valores del campo en dos puntos A y B es igual al trabajo realizado por la fuerza para cualquier recorrido entre B y A.
 
== Notas ==
La energía potencial puede definirse solamente cuando existe un [[Campo (física)|campo de fuerzas]] es [[Campo conservativo|conservativa]], es decir, que cumpla con alguna de las siguientes propiedades:
 
# El trabajo realizado por la fuerza entre dos puntos es independiente del camino recorrido.
# El trabajo realizado por la fuerza para cualquier camino cerrado es nulo.
# Cuando el [[rotacional|rotor]] de F es cero (sobre cualquier dominio simplemente conexo).
 
Se puede demostrar que todas las propiedades son equivalentes (es decir que cualquiera de ellas implica la otra). En estas condiciones, la energía potencial en un punto arbitrario se define como la diferencia de energía que tiene una partícula en el punto arbitrario y otro punto fijo llamado "potencial cero".
 
=== Magnitudes relacionadas ===
La energía se define como la capacidad de realizar un trabajo. Energía y trabajo son equivalentes y, por tanto, se expresan en las mismas unidades. El [[calor]] es una forma de energía, por lo que también hay una equivalencia entre unidades de energía y de calor. La capacidad de realizar un trabajo en una determinada cantidad de [[tiempo]] es la [[potencia]].
 
=== Unidades de medida de energía ===
La unidad de energía en el [[Sistema Internacional de Unidades]] es el [[Julio (unidad)|Julio]], que equivale a [[Newton (unidad)|Newton]] x [[metro]].
 
Otras unidades:
* [[Caloría]]. Es la cantidad de [[energía térmica]] necesaria para elevar la temperatura de un [[gramo]] de [[agua]] de 14,5 a 15,5 [[grado Celsius|grados Celsius]]. Un julio equivale aproximadamente 0,24 calorías.
* La [[frigoría]] es la unidad de energía utilizada en refrigeración y es equivalente a absorber una caloría.
* [[Termia]], prácticamente en desuso, es igual a 1.000.000 de calorías o a 1 Mcal
* [[Kilovatio hora]] (kWh) usada habitualmente en electricidad. Y sus derivados [[MWh]], [[MW•año]]
* [[Caloría grande]] usada en [[biología]], [[alimentación]] y [[nutrición]] = 1 Cal = 1 kcal = 1.000 cal
* [[Tonelada equivalente de petróleo]] = 41.840.000.000 julios = 11.622 kWh.
* [[Tonelada equivalente de carbón]] = 29.300.000.000 julios = 8.138,9 kWh.
* [[Tonelada de refrigeración]]
* [[Electronvoltio]] (eV) es la energía que adquiere un [[electrón]] al ser acelerado por una [[Tensión eléctrica|diferencia de potencial]] en el [[Vacío (física)|vacío]] de 1 [[voltio]]. 1eV = 1.602176462 × 10<sup>-19</sup> julios.
* [[BTU]], British Thermal Unit, 252,2 cal = 1.055,05585 julios<ref name="Google">Introducir en [[Google]] "la abreviación de la unidad + joule", éste te dará el resultado de una conversión de la unidad a un joule</ref>
* [[Board of Trade unit]] (BTu) 1 BTu = 3600000 julios.<ref name="BTu"> {{cita web |url= http://www.sizes.com/units/board_of_trade_unit_of_supply.htm|título= Board of Trade unit|fechaacceso=6 de julio de 2009 |autor= |fecha= |editor= Sizes, Inc.|idioma= inglés|cita= }} </ref>
<!-- La conversión del Cheval vapeur heure se ha puesto a la inversa ("x julios = y Cheval vapeur heure", en lugar de "x Cheval vapeur heure = y julios") para no poner tantas cifras -->
* [[Cheval vapeur heure]], 1 julio = 2.647.795,4999999995.<ref> {{cita web |url= http://www.convertunits.com/info/cheval+vapeur+heure|título= Measurement unit conversion: cheval vapeur heure|fechaacceso=6 de julio de 2009 |autor= |fecha= |editor= |idioma= inglés|cita= ''The SI derived unit for energy is the joule. 1 joule = 3.77672671473E-7 cheval vapeur heure'' }} </ref>
* [[Ergio]], unidad de medida de energía en el sistema de unidades [[CGS]] (centímetro-gramo-segundo), 1 ergio = 10-7 julios
* [[Foot pound]] (ft·lb), 1 foot pound = 1.35581795 julios.<ref name="Google"/>
* [[Poundal foot]] (pdl*ft) 1 julio = 23.730360457.<ref name"unit conversion"> {{cita web |url= http://www.unitconversion.org/energy/joules-to-poundal-foots-conversion.html|título= Joules to Poundal foots|fechaacceso=6 de julio de 2009 |autor= unitconversion.org|fecha= |editor= |idioma= inglés}}</ref>
 
== La energía como recurso natural ==
{{AP|Energía (tecnología)}}
En [[tecnología]] y [[economía]], una fuente de energía es un recurso natural, así como la tecnología asociada para explotarla y hacer un uso industrial y económico del mismo. La energía en sí misma nunca es un bien para el consumo final sino un bien intermedio para satisfacer otras necesidades en la producción de bienes y servicios. Al ser un bien escaso, la energía es fuente de conflictos para el control de los recursos energéticos.
 
== Referencias ==
{{listaref}}
 
{{Bueno|is}}
== Véase también ==
{{Portal|Energía}}
* [[Aceleración]]
* [[Inercia]]
* [[Energía del punto cero]]
* [[Energía libre de Gibbs]]
* [[Energía interna]]
* [[Energía libre de Helmholtz]]
* [[Entalpía]]
* [[Entropía]]
* [[Exergía]]
* [[Fuerza]]
* [[Masa (física)|Masa]]
* [[Negentropía]]
* [[Principio de conservación de la energía]]
* [[Trabajo (física)|Trabajo]]
* [[Lista de temas energéticos]]
* [[Señal|Energía de una señal]]
* [[Teoría de la relatividad]]
* [[Julio (unidad)]]
 
== Enlaces externos ==
{{commonscat|Energy}}
{{wikcionario|energía}}
 
* [http://www.coiim.es/energia Vídeos del ciclo de Jornadas La Energía en el Siglo XXI] en el [[Colegio Oficial]] de [[Ingenieros Industriales]] de [[Madrid]]
{{IprNoticias|La Comisión Europea debate desde hoy el futuro de la política energética europea}}
* [http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/dinamica/trabajo/energia/energia.htm Teoría física sobre energía y trabajo] en la web de la [[Universidad del País Vasco]]
* [http://www.biopsychology.org/apuntes/mecanica/mecanica2.htm Apuntes de mecánica clásica] en biopsychology.org
* [http://www.energiasinfronteras.org/ Energía Sin Fronteras]
* [http://www.cne.es/ Comisión Nacional de Energía de España]
* [http://www.mundoenergia.com/ Mundoenergía.com - divulgación energética en internet]
* [http://www.idae.es/ IDAE - instituto para la diversificación y el ahorro de energía (de España)]
* [http://ec.europa.eu/dgs/energy_transport/index_es.html Dirección general de Energía y transportes] de la [[Unión Europea]]
* [http://www.iea.org/ International Energy Agency] (en inglés)
* [http://www.bloomberg.com/energy/ Cotizaciones de la energía en la web de Bloomberg] (en inglés)
* [http://www.energybulletin.net/ Energy bulletin- noticias independientes sobre la energía] (en inglés)
 
[[Categoría:Magnitudes físicas]]
[[Categoría:Energía| ]]
 
[[af:Energie]]
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[[ast:Enerxía (física)]]
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