Energía: definición, unidades, ejemplos y fórmulas esenciales

1. ¿Qué es la energía?

Energía (E)

La energía es la capacidad que tiene un cuerpo o un sistema para realizar trabajo (W) o aportar calor (Q).

Ejemplos

• Un muelle comprimido posee energía elástica, ya que al dejarlo en libertad puede empujar a un objeto y realizar trabajo. Una pistola de paintball.
• Una masa de agua embalsada a cierta altura posee energía potencial porque al caer puede mover los álabes de una turbina, produciendo trabajo mecánico.

1.1 Unidades de energía

La energía se identifica con el trabajo; de ahí que se mida en las mismas unidades:

El julio (J)

Definición: Es el trabajo que realiza una fuerza de un newton al desplazar su punto de aplicación un metro en la misma dirección.

J = N · m = W · s

La caloría (cal)

Definición: Es la cantidad de calor necesaria para elevar, a la presión normal, la temperatura de un gramo de agua desde 14,5 °C hasta 15,5 °C.

1 cal = 4,18 J

kW·h (kilovatio-hora)

Definición: Se utiliza como unidad de medida de energía eléctrica. Es la energía consumida o desarrollada por una máquina de 1 kW de potencia durante 1 hora.

1 kW·h = 3,6 · 10⁶ J

Electrón-voltio (eV)

Definición: Se utiliza en física de partículas y nuclear y se define como la energía que adquiere un electrón al moverse entre dos puntos con una diferencia de potencial de 1 voltio.

1 eV = 1,602 · 10^-19 J

Kilográmetro = kilopondímetro (kgm o kpm)

Definición: Es el trabajo realizado por una fuerza equivalente al peso de 1 kilogramo al desplazar su punto de aplicación 1 metro en la misma dirección.

1 Kgm = 1 Kpm = 9,8 J

Trabajo

Definición: Definimos trabajo como el producto de la fuerza aplicada a un cuerpo por la distancia que recorre su punto de aplicación y por el coseno del ángulo formado entre las direcciones de ambos.

W = F · d · cos α

Potencia

Definición: Definimos potencia como el cociente que resulta de dividir el trabajo realizado entre el tiempo. Su unidad en el Sistema Internacional es el vatio (W).