La energía en el Universo

El universo está en continuo movimiento. Todos los cuerpos modifican constantemente sus características, unas veces cambiando de posición, otra su estructura y otras su temperatura. Para cualquiera de estos cambios se necesita energía. La energía es uno de los fenómenos naturales más importantes y a la vez más misteriosos. Calor, luz, electricidad, movimiento, sonido y fuerzas nucleares son aspectos diferentes de la misma cosa: la energía.

Todo lo que vemos, de alguna manera es energía. Y sin embargo, la energía en sí misma no es algo que pueda verse y separarse del resto del universo, pero sí podemos reconocerla en el mundo en que vivimos. A lo largo de los siglos, el hombre ha ido comprendiendo la importancia que tiene la energía en la naturaleza, y ha aprendido a utilizarla para el progreso de la civilización. El hombre utiliza energía en todas sus actividades. Todas sus máquinas la consumen y por eso es constante la búsqueda de nuevas fuentes de energía.

Definición de energía

Los científicos definen la energía como la capacidad de producir trabajo. La energía no se crea ni se destruye, sólo se transforma. para que un objeto experimente cualquier cambio, es necesaria la energía. En los cambios de tipo físico, varían las características físicas del cuerpo, como la posición, la forma, etc. Pero no su composición química.

Los cambios químicos se producen cuando los cuerpos que lo sufren cambian su composición química.

Los cambios nucleares alteran la estructura de los átomos de un cuerpo y los convierten en otro tipo de átomos, liberando enormes cantidades de energía. Es el caso que se produce en las explosiones atómicas.

Historia de la energía

Al principio, el hombre sólo sabía utilizar la energía de su propio cuerpo. Después, empezó a utilizar herramientas que le ayudaban a sacar el mejor partido de su propia energía, y también empezó a utilizar la energía de los animales para sustituirle en los trabajos más duros.

Cuando descubrió el fuego, el hombre aprendió a obtener energía calorífica a partir de la madera. Más adelante invento máquinas que aprovechaban la energía del fuego, utilizando como combustible la madera y el carbón. Hasta llegar a nuestros días, en que la principal fuente energética es el petróleo.

Transformación de la energía

El hombre ha conseguido transformar unas formas de energía en otras diferentes. Por ejemplo, utilizando la energía del río se mueve una noria que realiza un trabajo mecánico. La transformación de la energía es algo corriente en la naturaleza. Las plantas utilizan la energía lumínica del sol en la fotosíntesis para fabricar algo tan distinto como es el alimento. La energía puede aparecer de distintas formas, pero siempre es energía.

Clases de energía

Se suelen distinguir diferentes clases de energía, según el tipo de cambio en el que intervienen. Energía mecánica, calorífica, eléctrica, lumínica, etc. Una forma de energía puede transformarse en otra diferente, pero no es posible crear energía de la nada. Para conseguir una forma de energía determinada, es necesario transformar una anterior que esté disponible.


El sol es la mayor fuente de energía con que contamos en el planeta. El calor que nos envía, hace que se evapore el agua del mar y se formen nubes, que viajan con los vientos a zonas a veces muy distantes. Cuando las condiciones son favorables, el vapor de la nube se condensa y cae en forma de lluvia o de nieve, formando torrentes y ríos.

Los ríos se mueven con su energía cinética y hacen girar las turbinas de las centrales hidroeléctricas y así producen energía eléctrica, que se puede transportar y utilizar a su vez para producir luz, calor o movimiento. Así, se ha transformado la energía del sol en calor, el calor en movimiento, este en electricidad, y la electricidad en distintos tipos de energía.

Fuentes de energía

El sol es la principal fuente de energía que tiene el hombre. La tierra recibe sólo media diezmillonésima parte de la energía radiante del sol, pero en pocos días recibe tanta luz y calor como los que se producirían utilizando todo el petróleo, el carbón y la madera del planeta. El sol calienta el suelo, el aire y el mar, pero no calienta a todo el planeta con la misma intensidad, y por eso se forman los vientos.

El sol también hace posible la evaporación y precipitación del agua, y es imprescindible para la fotosíntesis de las plantas, que son la base última de la alimentación de los animales y del hombre. Por otra parte, esa misma fotosíntesis crea bosques, y su fosilización produce carbón, que junto con la madera es uno de los combustibles que más se han utilizado a lo largo de la historia.

Vegetales y animales fósiles sometidos a intensas presiones y temperaturas durante milenios, producen petróleo, el combustible más importante en nuestros días. Además del Sol, la Tierra recibe la influencia de la Luna. Esto se observa sobre todo en el mar. Las diferentes fases del satélite, en su movimiento alrededor de nuestro planeta, son la principal causa de las mareas, que suponen una fuente inagotable de energía, que no es utilizada tanto como se debiera.

A su vez, nuestro planeta cuenta con enormes cantidades de energía procedentes de la radiactividad natural y de su propia rotación, además de su calor interno. Las erupciones volcánicas son una prueba de ello, y se están estudiando métodos para aprovechar el enorme calor que libera el manto terrestre en ciertos puntos de la superficie.

la energía nuclear

La energía nuclear es tan vieja como el mismo Universo y está presente en todo el cosmos. El sol es una gigantesca central nuclear, lo mismo que el resto de las estrellas que pueblan el universo.

Reservas energéticas

En la sociedad moderna, el ser humano ha aprendido a aprovechar la energía que le ofrece la naturaleza para mejorar su calidad de vida, pero algunas de estas fuentes de energía son limitadas. Se consideran fuentes de energía no renovables, aquellas cuya cantidad es limitada en la naturaleza, como por ejemplo el uranio, el gas natural, el carbón, la madera y el petróleo.

Son fuentes de energía renovables aquellas que son prácticamente inagotables, así que el hombre puede utilizarlas tan intensamente como necesite. Estas fuentes son el sol, el viento, los ríos y el mar. El viento siempre seguirá soplando, aunque su energía se utiliza durante años y años para mover las aspas de un molino.

cuáles son los diferentes modelos atómicos que existen

El universo es infinitamente extenso y fascinante, un cosmos lleno de enigmas que desde hace siglos cautiva a la humanidad. Generaciones de científicos han intentado explicar lo inconcebible.

Cuáles son los diferentes modelos atómicos que existen? En busca del origen de la materia, se funden las barreras entre el saber científico y los modelos de pensamiento filosófico. Hace más de 2000 años los filósofos de la antigua Grecia intentaron indagar en los misterios de la naturaleza, y acuñaron un término que habría de cambiar el mundo: el átomo, lo invisible. La unidad más pequeña posible indivisible de la naturaleza.

Aunque nunca demostraron su existencia. Dos mil años después, la observación meticulosa de la naturaleza descubrió la existencia de irregularidades. Los fenómenos naturales podían explicarse, describirse, y en ocasiones preverse. Aún se dio un paso más: se idearon experimentos. La naturaleza se resumió en cifras. El método científico había nacido.

Dalton

John Dalton, usando estos métodos confirió a la idea de átomo un significado científico. A diferencia de los creadores griegos del concepto, no se conformó con suposiciones. Sirviéndose de una báscula, intentó descubrir las regularidades en reacciones químicas. Dalton definió los elementos químicos como materias que poseen un valor atómico propio, de átomos igual de grandes e igual de pesados. Dalton representó los átomos mediante círculos.

Los átomos no cambian. Cuando se produce una reacción química, sólo se reordenan. Cómo están unidos unos átomos con otros, Dalton sólo podía especular porque nunca pudo verlos. A partir del espesor de una película de aceite, se determinó ya entonces el tamaño de un átomo. Su tamaño era inferior a 1 millonésima de un centímetro. Microscópico por tanto.

El siglo diecinueve simboliza una época de progreso técnico y científico. El hombre comprendió que podía beneficiarse de los conocimientos que había adquirido sobre la naturaleza. Se apoderó de los tesoros de la Tierra y alumbró la oscuridad. Hacia finales de siglo uso para ello la corriente eléctrica. El progreso ya no podía detenerse.

Pero en el siglo 19 aún quedaba por demostrar la existencia de los átomos. Por eso, algunos científicos dudaban que existiera de verdad, y aquellos que creían en el átomo tuvieron que conformarse con las deficiencias de una teoría atómica basada en bolas de masa pura. Había algunas observaciones que sencillamente no tenían explicación. Qué determina la estructura de los cristales? cómo se realizan los enlaces químicos? Qué da color a las cosas? Estas y otras preguntas quedaban sin responder.

Thomson

Al final, todo indicaba que los átomos a pesar de su significado inicial, sí que eran divisibles, y que están formados por partículas aún más pequeñas. En 1897 Joseph Thomson descubrió el electrón, una partícula única, más pequeña y ligera que el atomo más pequeño. En 1904 Thomson desarrolló un modelo atómico que establecía el electrón como un elemento constitutivo fundamental. Según este modelo, los electrones cargados negativamente están rodeados de una masa de materia cargada positivamente, similar a las pasas en la masa de un pastel.

El valor científico de este modelo del pastel de pasas fue más bien insignificante, pero sirvió para tentar a los físicos a estudiar a fondo la estructura del átomo. En efecto, Joseph Thompson atrajo a muchos jóvenes científicos interesados en trabajar en su laboratorio de Cambridge. Entre ellos, el neozelandés Ernest Rutherford.

Rutherford

En 1911 Rutherford usó radiación radioactiva para analizar el átomo en toda regla. Bombardeó con partículas alfa cargadas positivamente una finísima lamina de oro, que a su vez estaba formada de unos cientos de capas de átomos. Sorprendentemente, sólo unas pocas radiaciones sufrieron desviaciones. La mayoría atravesaron la lámina sin trabas. De este experimento, Rutherford dedujo que los átomos no podían ser una bola de masa, sino que la mayor parte de un átomo era espacio vacío. Sólo en casos muy aislados en los que los rayos rebotaban, parecían chocar con algo.

A partir de estas observaciones, Rutherford desarrolló su modelo atómico. Así pues, casi toda la masa del átomo se concentra en un minúsculo núcleo de carga positiva, que está rodeado de electrones. Para que el núcleo no atraiga a los electrones de carga negativa, estos se desplazan en una órbita semejante a los planetas alrededor del sol. No obstante, el modelo de Rutherford presentó un fallo determinante. De acuerdo con las leyes del electromagnetismo, los electrones alrededor del núcleo debían emitir energía constantemente, y en consecuencia precipitarse contra el núcleo. Si fuera así, los átomos no existirían Pero considerando que vivimos en un mundo comparativamente muy estable, el modelo de Rutherford debía ser falso. La idea decisiva para resolver este problema la tuvo en 1913 el físico danés y alumno de Rutherford, Niels Bohr.

Bohr

Un modelo acertado no solamente debía ser capaz de explicar la evidente estabilidad de los átomos. También debía poder describir cómo emitían luces los átomos. Por tanto, debía poder esclarecer por ejemplo, cómo tenían lugar las líneas del espectro de hidrógeno. Este fue el punto de partida de Bohr. Clasificó dos órbitas de electrones según su energía. Un radio mayor significaba más energía, y uno más pequeño, menos energía. Cuando un electrón cae desde una órbita exterior a una interior, pierde energía, que desprende en forma de fotón. Con una energía específica, lo que se plasma con una línea clara en el espectro.

El modelo de Bohr únicamente permite que los electrones se sitúan en las órbitas más cercanas al núcleo, donde por tanto, no emiten energía. Que Bohr no pudiera fundamentar mejor estas hipótesis más o menos arbitrarias, le provocó una gran desazón. Sólo podía defender su modelo atómico en la medida en que coincidía con las observaciones de los físicos, y pudo explicar al menos el más sencillo de todos los átomos: el átomo de Hidrógeno.

Sommerfeld

En los años 1915 y 1916, el físico muniqués Arnold Sommerfeld amplió el modelo de Bohr definiendo las órbitas de los electrones como elípticas. El conocimiento adquirido sobre la estructura del átomo, permitió entender la base física de los sistemas periódicos en los elementos químicos. A partir del hidrógeno se podía inferir el resto de elementos químicos, completando con electrones las capas de la serie. La tabla periódica de los elementos se explicaba pues con la ordenación de los electrones.

El cambio político y social radical causado por el régimen de terror de los nacionalsocialistas, forzó a muchos físicos atómicos a abandonar Europa. La mayoría de científicos, frecuentemente judíos, huyó a Estados Unidos. En el curso de la segunda guerra mundial, la física nuclear comenzó a perder su inocencia. Fue Niels Bohr, defensor de las fuerzas angloamericanas, quien tomó la delantera a los alemanes en la construcción de la bomba nuclear. Del átomo, pasaron a ser físicos nucleares.

En una operación hercúlea, 180 mil hombres trabajaron en la construcción de la bomba atómica americana. engendraron el arma más terrible de todos los tiempos. En 1954, cerca de Ginebra se fundó la Organización Europea para la Investigación Nuclear. En ella se reúnen 13 naciones para estudiar conjuntamente los misterios de la materia.

Es asombroso, cuanto más pequeña es la materia estudiada más caros y colosales son los experimentos. Mientras tanto, se había identificado que el núcleo del átomo también está compuesto de partículas diminutas, de protones y neutrones. Ahora todos los esfuerzos se concentraban en buscar partículas aún más pequeñas, los últimos elementos constitutivos de la materia.

En aceleradores nucleares, enormes partículas cargadas eléctricamente (electrones, protones o pequeños núcleos atómicos) se aceleran a altas velocidades. A veces alcanzan casi la velocidad de la luz. Imanes gigantes mantienen las partículas en su órbita. Unas instalaciones especiales enfardan las radiaciones emitidas. Al chocar con otras partículas, permiten extraer conclusiones sobre su estructura.

Cada vez con más frecuencia se plantea la pregunta del sentido y el objetivo de unos esfuerzos tan monstruosos. Calmar la curiosidad del ser humano, el afán por descifrar hasta el último misterio de la naturaleza, es un motivo, pero no el único. Por supuesto, también los usos prácticos nos empujan a realizar este tipo de investigaciones básicas. La superconductividad, el fenómeno de transmisión de energía eléctrica sin resistencia, tiene una aplicación médica: Imanes superconductores se usan en la resonancia magnética nuclear. Los rayos láser hace tiempo que salieron de los laboratorios y se instalaron en nuestra vida cotidiana. Los rayos laser emanan cuando se fuerza a los átomos a emitir su luz sincronizadamente.

Quien quiera entender el fenómeno laser, no tienen otro remedio que estudiar cómo Niels Bohr los contenidos energéticos de los electrones en el átomo. De la fusión líquida, un cristal puro del elemento silicio. Conocemos sus propiedades eléctricas y las podemos modificar contaminando con los llamados materiales de dopaje. Así se pueden conseguir pequeñas áreas con propiedades eléctricas definidas. De este modo, podemos poner varios millones de transistores sobre una superficie muy pequeña. Una tecnología que ha cambiado nuestras vidas y cuyos progresos futuros son imprevisibles.

Las estructuras son cada vez más finas y más complejas. Simultáneamente, los aparatos son cada vez más precisos y refinados. Con agujas cuyas puntas están compuestas de un único átomo, podemos leer superficies. Con el microscopio reticulado podemos ser espectadores de la formación de cristales. Átomo a átomo, vemos crecer el cristal. Con el mismo método incluso podemos ver los átomos. Cada una de estas elevaciones es un átomo. Que tengamos tanta confianza en los átomos, hemos de agradecérselo por último al precursor de la teoría atómica moderna, Niels Bohr.

Energía química

La energía química es una de las tantas energías que se nos ofrecen en este mundo, al contrario que las demás energías las cuales se producen por un agente único como lo puede ser la energía solar y la energía eólica (en las cuales solo actúa un agente, en la solar el encargado de generar la energía es el sol y en la energía eólica es el viento), la energía química necesita de dos factores para poder llevarse a cabo, puesto a que se produce gracias a una reacción química de dos componentes.

energía química

Esta energía siempre está presente en la materia pero solo se manifiesta cuando hay alguna alteración en esta materia, es por eso que si no hay algún agente el cual haga la combustión de la fuente de energía esta no se producirá como tal.

Energía química definición

Energía química, ejemplos

Podemos ver ejemplos de energía química en todas partes, un mechero es un claro ejemplo de la energía química, el fuego que produce este mechero se llega a hacer por que dejamos pasar el gas que contiene este mechero y girando la rosca (o presionando el botón, dependiendo de que clase de mechero sea) conseguimos hacer una chispa con la fricción de la piedra y esto da lugar al fuego que se produce con el mechero, esta es la manifestación de la reacción química que se hace al hacer que una chispa se encuentre con gas, ya sea este butano, natural, etc.

distintos tipos de energía