Taller de WebQuest

Energía primaria y energía final

Cuando encendemos una luz en casa, cuando nos duchamos con agua caliente o cuando ponemos gasolina al coche estamos haciendo un consumo de energía final. Las formas de energía más habituales que utilizamos en estas acciones son la electricidad, la gasolina, el gasóleo, el gas natural o el butano. La mayoría de estas fuentes de energía provienen de una transformación a partir de otra fuente energética (energía primaria). Así, la electricidad puede venir de la energía hidráulica, de la energía nuclear, del carbón, del gas natural, de la leña, etc. y la gasolina, el gasóleo y el butano se obtienen del refinado del petróleo.

En el proceso de transformación de energía primaria en energía final hay pérdidas causadas por el mismo proceso o por el transporte, y consumos de energía asociados al proceso de transformación que hacen que, en realidad, la energía necesaria para que se encienda una bombilla en nuestra casa sea más alta que la que es consumida por la bombilla. Así la energía consumida por la bombilla es lo que se denomina consumo final de energía, mientras que la energía que ha sido necesario utilizar en las diversas centrales eléctricas que han generado esta electricidad es lo que se denomina consumo de energía primaria.

El concepto de energía primaria es útil para evaluar las necesidades energéticas de un país o región, ya que representa la suma de la energía necesaria para producir toda la energía consumida en el territorio de que se trate. El análisis del consumo de energía final y su evolución serán muy útiles, en cambio, para analizar el comportamiento de las industrias, de los hogares, los comercios o los medios de transporte en cuanto a la utilización de la energía.

La masa y la energía están estrechamente relacionadas. Debido a la equivalencia masa-energía, cualquier objeto que tenga masa cuando está inmóvil (llamada masa en reposo) también tiene una cantidad equivalente de energía cuya forma se llama energía en reposo, y cualquier energía adicional (de cualquier forma) adquirida por el objeto por encima de esa energía en reposo aumentará la masa total del objeto al igual que aumenta su energía total. Por ejemplo, después de calentar un objeto, su aumento de energía podría medirse como un pequeño aumento de la masa, con una balanza suficientemente sensible.

En 1807, Thomas Young fue posiblemente el primero en utilizar el término «energía» en lugar de vis viva, en su sentido moderno.3​ Gustave-Gaspard Coriolis describió en 1829 la energía cinética en su sentido moderno, y en 1853, William Rankine acuñó el término energía potencial. La ley de conservación de la energía también se postuló por primera vez a principios del siglo XIX, y se aplica a cualquier sistema aislado. Durante algunos años se discutió si el calor era una sustancia física, lo que se denominó calórica, o simplemente una cantidad física, como el momento. En 1845 James Prescott Joule descubrió la relación entre el trabajo mecánico y la generación de calor.

Estos avances condujeron a la teoría de la conservación de la energía, formalizada en gran medida por William Thomson (Lord Kelvin) como el campo de la termodinámica. La termodinámica ayudó al rápido desarrollo de las explicaciones de los procesos químicos por parte de Rudolf Clausius, Josiah Willard Gibbs y Walther Nernst. También condujo a la formulación matemática del concepto de entropía por Clausius y a la introducción de las leyes de la energía radiante por Jožef Stefan. Según el teorema de Noether, la conservación de la energía es una consecuencia del hecho de que las leyes de la física no cambian con el tiempo.4​ Así, desde 1918, los teóricos han entendido que la ley de conservación de la energía es la consecuencia matemática directa de la simetría traslacional de la cantidad conjugadas a la energía, es decir, 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. La energía también es una magnitud física que se presenta bajo diversas formas, está involucrada en todos los procesos de cambio de estado físico, se transforma y se transmite, depende del sistema de referencia y fijado este se conserva.6​ Por lo tanto, todo cuerpo es capaz de poseer energía en función de su movimiento, posición, temperatura, masa, composición química, y otras propiedades. En las diversas disciplinas de la física y la ciencia, se dan varias definiciones de energía, todas coherentes y complementarias entre sí, y todas ellas siempre relacionadas con el concepto de trabajo. En la mecánica se encuentran:

• Energía mecánica, que es la combinación o suma de los siguientes tipos:
  • Energía cinética: relativa al movimiento.
  • Energía potencial: la asociada a la posición dentro de un campo de fuerzas conservativo. Por ejemplo, está la energía potencial gravitatoria y la energía potencial elástica (o energía de deformación, llamada así debido a las deformaciones elásticas). Una onda también es capaz de transmitir energía al desplazarse por un medio elástico.

En física cuántica, la energía es una magnitud ligada al operador hamiltoniano. La energía total de un sistema no aislado de hecho puede no estar definida: en un instante dado la medida de la energía puede arrojar diferentes valores con probabilidades definidas.