ACTIVIDADES AMBIENTALES: Investigación y Desarrollo

USO DE LA ENERGÍA A LO LARGO DE LA HISTORIA

Ing. Nelson Castillo

Durante cientos de miles de años, el hombre (Homo sapiens) –al igual que algunos de los homínidos inmediatamente anteriores a él- utilizó fundamentalmente dos fuentes de energía: su propia musculatura y la leña para hacer fuego. Miles de años después comenzó a aprovechar el viento y la energía muscular de los animales que había domesticado, y a comienzos de nuestra era, comenzó a utilizar las corrientes de agua como fuentes de energía. Pero no empezó a explotar en gran escala los combustibles fósiles sino hasta la Revolución Industrial.

Sin embargo, la energía no constituye un sector económico, aunque su tratamiento exige estudiar todos los sectores, porque ellos, de una u otra forma, demandan energía para su funcionamiento, ya sea productivo o de prestación de servicios; pero también la población demanda energía para satisfacer sus necesidades de iluminación, cocción de alimentos, climatización, refrigeración, transporte, entretenimiento, educación, salud, deportes y actividades culturales, etc. Por eso la energía se debe considerar como una esfera de gran interés para la sociedad, que exige un tratamiento diferenciado y calificado, por sus cuantiosos gastos y sus efectos para todas las actividades humanas, ya que el desarrollo socioeconómico depende de la satisfacción adecuada de dicha demanda (aunque ésta también se vincula estrechamente con las características del desarrollo y se puede reducir de manera importante si se toman las medidas adecuadas en cuanto a la educación, los hábitos y estilos de vida).

Además, en los últimos tiempos, cada vez es más necesario priorizar la atención del proceso para satisfacer la demanda energética, por sus productos efectos sobre la sostenibilidad del desarrollo socioeconómico, e incluso por sus implicaciones para la supervivencia de la humanidad, debido a que el sistema energético actual basado en el petróleo, no sólo es insostenible, sino que amenaza a la propia especie, porque la contaminación producida por el empleo derrochador de los combustibles fósiles ha puesto en peligro a la humanidad, debido al crecimiento acelerado de las concentraciones atmosférica de los GEI emitidos cuando se utilizan dichos combustibles.

Energía. Formas de energía

El origen de todos los cambios o modificaciones que ocurren a nuestro alrededor, sean por causas naturales o provocados por nosotros, está asociado a un término usado frecuentemente: energía. La movilidad y el empleo de la electricidad, desempeñan un papel vital en la sociedad moderna. Sin ellas sería imposible mantener el entramado socioeconómico alcanzado hasta hoy. A mayor desarrollo, más necesidad de movilidad y dependencia de equipos eléctricos. Ello conlleva mayor uso de energía.

Para la ciencia, la energía desempeña un papel medular en la compresión de los fenómenos naturales, por su carácter integrador y multidisciplinario. Cuando se produce una modificación, cambian las propiedades de los cuerpos o sistemas. La causa de estos cambios son las interacciones entre los cuerpos o sistemas, cualquiera que sea su naturaleza.

El vocablo energía tiene su origen en las palabras griegas en, que significa contenido y ergon, trabajo. De la unión de ambas surgió el término energía, que significa “trabajo contenido en los cuerpos”. En numerosos libros de Física, se dice que la energía es la “capacidad para realizar trabajo” lo cual es correcto, pero es una idea limitada a los fenómenos mecánicos. Podemos enriquecer esta idea diciendo que: Energía es una medida cuantitativa del movimiento de la materia y caracteriza la capacidad de los sistemas para cambiar sus propiedades o las propiedades de otros sistemas, se produzcan los cambios mediante la realización de trabajo, el calentamiento o la radiación.

A veces la energía se pone en juego para producir cambios en las propiedades de los cuerpos y sus sistemas, que podemos calificar de positivos o favorables, y están dirigidos a cubrir los servicios energéticos y otras veces, para producir cambios negativos o desfavorables, sean o no causados por el propio ser humano. El cambio climático de origen antropogénico es un cambio negativo inducido por el hombre y se relaciona con la emisión deliberada de gases de efecto invernadero (GEI) por la quema de los combustibles fósiles.

La energía se manifiesta en dos formas principales que son la energía cinética y la energía de los campos de fuerzas, donde se incluye la energía potencial y la energía radiante. Cuando un cuerpo se mueve con cierta velocidad respecto a otro, puede cambiar o modificar su estado o el de otros cuerpos. Por eso decimos que un cuerpo en movimiento posee energía y a esta se le denomina energía cinética. Los cuerpos poseen energía cinética al moverse en línea recta, describir trayectorias curvas, o vibrar. El término energía cinética no solo se refiere al movimiento de sus átomos y moléculas.

El término energía potencial describe la energía de un cuerpo debido a su posición relativa respecto a otros cuerpos en un campo de fuerzas, como por ejemplo el campo gravitatorio o el electrostático. Por eso nos referimos a la energía potencial electrostática cuando estamos en presencia del campo inherente a partículas eléctricamente cargadas que se hallan en reposo relativo; a la energía potencial gravitatoria cuando hablamos de la energía asociada al campo gravitatorio. Es costumbre referirse a la energía potencial como “energía almacenada”, pues cuando un cuerpo para producir cambios está latente.

La energía potencial aparece en los sistemas cuando unas partes ejercen fuerzas sobre otras, de un valor que depende de la configuración o posición relativa entre estas partes. La variación de la energía potencial de un sistema de cuerpos sólo depende de sus configuraciones inicial y final, es independiente del cambio seguido para llevar a los cuerpos integrantes del sistema hasta una configuración o posición determinada. El valor de la energía potencial es arbitrario y depende de la elección del nivel de referencia.

La energía potencial pertenece a los sistemas y no a los cuerpos individuales. Es incorrecto hablar de la energía potencial de una pelota situada a cierta altura sobre el suelo, y lo riguroso es referirse a la energía del sistema tierra-pelota y al cálculo de las variaciones de la energía potencial en este sistema. La energía potencial elástica se relaciona con los cambios de posición inherentes a la deformación de los cuerpos, como por ejemplo en el sistema formado por un cuerpo y un resorte. Por otro lado, se denomina energía potencial química a la energía que se pone en juego durante las interacciones químicas. De esta interacciones son portadores los átomos, moléculas, iones y radicales. A pesar de sus aparentes diferencias, tanto la energía potencial elástica como la energía potencial química tienen su origen en las interacciones electromagnéticas que ocurren a escala microscópica. Por eso, cuando hablamos de la energía almacenada en las cadenas de hidrocarburos de los combustibles fósiles, nos referimos a su energía potencial química, que al final es energía electromagnética.

La energía mecánica no es una nueva forma de energía, sino la suma de las energías potencial y cinética de los cuerpos que integran un sistema.

Los átomos y moléculas que conforman la estructura interna de los cuerpos se hallan en constante movimiento e interacción. Se denomina energía interna de los cuerpos a la suma de las energías cinéticas y potencial de sus partículas constituyentes.

La tercera forma básica en que se manifiesta la energía es la radiante. Ejemplos de ello están la energía de la radiación solar, gracias a la cual se sostiene la vida en nuestro planeta, la energía de la radiación infrarroja que emana de un bombillo incandescente, o la radiación electromagnética emitida por la antena de una emisora de televisión o de radio.

Es importante decir que el calor no es una forma de energía, como se pensaba hace unos doscientos años atrás, sino un mecanismo o vía para transferir energía. La energía que un cuerpo tiene, debido a su capacidad calorífica específica y a su temperatura, es energía térmica y no se debe usar para esto el término calor.

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