En anteriores artículos estuvimos viendo qué era la energía cinética y la energía mecánica. En estos artículos mencionábamos la energía térmica como parte de la energía que influye y que posee el cuerpo en cuestión. La energía térmica es la energía que tienen todas las partículas que forman un cuerpo. Cuando la temperatura oscila, la actividad de las partículas aumenta. Esta energía interna crece conforme la temperatura es mayor y decrece cuando es menor.
Ahora vamos a analizar a fondo este tipo de energía para completar aún más nuestro conocimiento sobre los diferentes tipos de energías que existen. ¿Quieres saber más sobre ello? Sigue leyendo.
Características de la energía térmica
La energía térmica es la energía que se transfiere entre sistemas que están a diferentes temperaturas. Se manifiesta como el calor que sentimos cuando, por ejemplo, tocamos una superficie más cálida que otra. Esta transferencia de energía siempre va de un cuerpo más caliente a uno más frío. En este proceso, la energía térmica se distribuye hasta que ambos cuerpos alcanzan el equilibrio térmico, es decir, cuando ambos están a la misma temperatura.
Una característica importante de la energía térmica es que depende de la cantidad de partículas que tiene una sustancia y de la velocidad a la que se mueven. Entre más rápido se mueven las partículas, mayor es la energía térmica.
Esta energía también está relacionada con los cambios de estado de la materia. Por ejemplo, al aumentar la energía térmica de un cuerpo sólido, este puede alcanzar un punto en el que pase a estado líquido, y si sigue ganando energía, el líquido se convierte en gas.
Ejemplos de energía térmica
Algunos ejemplos de obtención de energía térmica son los siguientes:
- La naturaleza y el Sol. El Sol es la fuente más grande de energía térmica que conocemos. Los cuerpos que están expuestos a la luz solar, como una piedra o el agua, absorben esta energía y su temperatura aumenta.
- Hervir agua. Cuando aplicamos calor al agua, sus moléculas comienzan a moverse más rápido, hasta que alcanzan el punto de ebullición. En ese momento, el agua cambia de estado, pasando de líquido a gas.
- Chimeneas. Las chimeneas queman madera y otros combustibles para generar calor, lo que aumenta la energía térmica del ambiente.
- Reacciones exotérmicas. Como la quema de combustibles o la combustión de gasolina en el motor de un coche, estas reacciones liberan calor.
- Fricción. Al frotar dos superficies entre sí, la fricción genera energía térmica. Un ejemplo sería cuando nuestras manos se calientan al frotarlas una con la otra.
¿Cómo se produce la energía térmica?
La energía térmica se genera por el movimiento de las partículas dentro de los cuerpos. Estas partículas, llamadas átomos o moléculas, están en constante movimiento, y cuanto más rápido se mueven, mayor es la cantidad de energía térmica que poseen.
Un concepto importante en la producción de energía térmica es que esta no se crea ni se destruye, solo se transforma. Podemos generar energía térmica mediante varios procesos, tales como la combustión de combustibles fósiles, la energía nuclear, las reacciones químicas o simplemente por el contacto entre cuerpos de diferentes temperaturas.
¿Cómo se utiliza la energía térmica?
Hoy en día, la energía térmica tiene muchos usos importantes. La podemos transformar en otras formas de energía, como la energía eléctrica, o emplearla directamente para generar calor. Aquí tienes algunos ejemplos de cómo se utiliza:
- En calefacción. Se produce utilizando calderas o generadores que queman algún combustible para calentar el agua, la cual transporta el calor a diferentes áreas del hogar o edificio.
- En motores de combustión interna. Tal es el caso de los motores de los coches, donde la combustión del combustible genera energía térmica que se convierte en energía mecánica para mover el vehículo.
- En centrales eléctricas. En las centrales térmicas se utiliza energía térmica generada mediante la quema de combustibles para calentar agua, el vapor resultante mueve turbinas que generan electricidad.
Medida de la energía térmica
La energía térmica se mide en Julios (J) según el Sistema Internacional de Unidades, aunque también puede expresarse en calorías. Una caloría es la cantidad de energía necesaria para elevar la temperatura de 1 gramo de agua en 1 grado Celsius. Por tanto, una caloría es igual a 4,184 julios.
Además de los Julios o las calorías, en algunos contextos también se utilizan otras unidades como la Unidad Térmica Británica (BTU), que equivale aproximadamente a 1.055 julios y se utiliza en sistemas de calefacción o refrigeración.
Ejemplos de energía térmica en la vida cotidiana
La energía térmica está presente en muchos fenómenos y dispositivos comunes. A continuación, algunos ejemplos:
- En humanos y animales de sangre caliente. Mantenemos nuestra temperatura corporal constante, lo que implica un gasto continuo de energía térmica que producimos al descomponer los alimentos.
- En metales expuestos al sol. En un día caluroso, el metal de un coche o de cualquier otra superficie metálica se calienta, absorbiendo la energía térmica del sol.
- En electrodomésticos. Los hornos, radiadores y calefactores utilizan energía térmica para funcionar.
- En la combustión de madera o carbón. Cuando encendemos una fogata o una barbacoa, la energía térmica producida calienta el ambiente y cocina los alimentos.
Confusiones frecuentes con términos como calor y temperatura
Es común confundir la energía térmica con la energía calorífica o el calor. A pesar de que estos términos están relacionados, no significan exactamente lo mismo:
- Energía térmica es la energía total contenida en un sistema debido al movimiento de sus partículas.
- Calor es la transferencia de energía térmica de un cuerpo con mayor temperatura a uno con menor temperatura.
- Temperatura es la medida de la energía térmica promedio de las partículas de un cuerpo.
Es importante destacar que, aunque el calor y la energía térmica están relacionados, el calor no es una propiedad intrínseca de un cuerpo, sino un proceso de transferencia, mientras que la energía térmica sí es una propiedad de la materia.
Otras energías relacionadas con la energía térmica
La energía térmica está vinculada a otras formas de energía, lo que permite su transformación en diversas aplicaciones. Aquí detallamos algunas de esas relaciones:
Energía solar térmica
La energía solar térmica es un tipo de energía renovable que transforma la energía del sol en calor. Este tipo de energía es comúnmente utilizada para calentar el agua en viviendas o para generar electricidad mediante plantas solares térmicas.
Energía geotérmica
Esta forma de energía procede del calor almacenado en el interior de la Tierra. La energía geotérmica aprovecha este calor natural para producir electricidad o calefacción de manera más limpia y sostenible.
Energía eléctrica
La energía térmica se puede convertir en energía eléctrica en centrales térmicas, donde el calor se utiliza para generar vapor y mover turbinas que generan electricidad, un proceso común en plantas de energía a base de combustibles fósiles o energía nuclear.
El estudio de la energía térmica es esencial para comprender cómo se genera y utiliza la energía en nuestra vida diaria. Desde el calor del sol hasta la energía que utilizamos para cocinar, la energía térmica tiene un impacto significativo en nuestro entorno y en la forma en que vivimos.