Este documento explica la energía calórica y el equivalente mecánico del calor. Describe cómo James Joule midió la relación entre la energía mecánica y el calor mediante experimentos que involucraban el movimiento de una masa que agitaba agua. Estableció que 1 caloría es equivalente a 4,18 joules, lo que demostró que el calor es una forma de energía.

1. Energía calórica
Trabajo mecánico y equivalente de calor. Sabemos que un sistema físico posee energía
cuando tiene la capacidad de producir cambios o bien realizar un trabajo mecánico; es
decir, cuando de alguna manera puede aplicar una fuerza sobre algo y desplazarlo. El
trabajo, que designamos por T, como recordarás se define como:
T = Fd [7]
En esta expresión, F es la fuerza aplicada (en la dirección del desplazamiento) y d el
desplazamiento experimentado (ver figura 25). La unidad de trabajo en el Sistema
Internacional de unidades (S.I.) es newton metro, que se denomina joule (J).
Podemos ver, también, que agua hirviendo en una tetera posee energía por cuanto el
vapor que sale de ella puede hacer girar, por ejemplo, una rueda de paletas. Un gas
encerrado en un cilindro que posea un émbolo será capaz de desplazarlo si se lo
calienta (Ver figura 26). Este es el principio básico bajo el cual funciona la máquina a
vapor y el motor de combustión de un automóvil.
Ahora bien, ¿por qué tiene sentido decir que eso que denominamos calor, medimos en
calorías y designamos por Q, es energía?
El equivalente mecánico del calor. Según cuenta la historia, fue Benjamín Thompson, más
conocido como conde de Rumford, quien se diera cuenta de que la teoría del calórico
estaba equivocada. Al taladrar cañones para el ejército observó que se producía calor
en forma inagotable y ello no era consistente con la idea de que los cuerpos poseyeran
una cierta cantidad de una sustancia llamada calórico. Más bien ese calor se originaba
a partir del movimiento del taladro y el roce que se produce entre la broca y el

2. material perforado. Sin embargo, fue otro inglés, James Prescot Joule, quien medio
siglo después abordó el tema desde un punto de vista cuantitativo. Probablemente
Joule pensó así: si cierta cantidad de agua se encuentra encerrada en un recipiente del
cual el calor no pueda escapar (por ejemplo un termo), la energía mecánica que se
ocupa al agitarla debe estar relacionada con el aumento de temperatura que debe
experimentar el agua. Durante años diseñó un experimento que le permitiera medir y
relacionar las dos cantidades involucradas: la energía mecánica (E) y el calor (Q). La
figura 27 esquematiza el experimento. Al soltar la masa M, esta desciende haciendo
girar una rueda de paletas que agita el agua. Como la energía mecánica inicial del
“peso” es: Mgh, si v es la rapidez con que llega al suelo, tendremos que la energía
mecánica disipada es:
E = Mgh , [8]
cantidad medible, y que debe ser proporcional al calor que gana el agua. Si m es la
masa de agua, c su calor específico y T el aumento de temperatura que registra el
termómetro, este calor debe ser:
Q = cm T, [9]
cantidad también medible.

3. Ahora bien, si no hay disipación de energía mecánica por efectos de roce en las poleas,
ni pérdidas de calor en el agua por mal aislamiento térmico en el recipiente, las
expresiones [8] y [9] deben ser iguales, pero como las medimos en diferentes
unidades (joules y calorías respectivamente), debe existir entre ellas una equivalencia.
La relación encontrada por Joule después de múltiples mediciones, le permiten concluir
que 1 caloría es equivalente a lo que luego serían 4,18 joules. A esta importante
relación se le denomina equivalente mecánico del calor. El calor no es otra cosa que
energía que se transfiere de un cuerpo a otro.
Roce y calor. También hemos observado que la fricción está asociada a un aumento de
temperatura; por ejemplo, al lijar madera, al cortar un metal con una sierra o
simplemente al frotamos las manos cuando tenemos frío, apreciamos que la energía
del movimiento se traduce en un aumento de temperatura. Cabe preguntarse
entonces: ¿de dónde proviene el calor que llega a nuestras manos?
Las estrellas fugaces o meteoros suelen ser rocas que viniendo del espacio penetran en
nuestra atmósfera. El roce con ella suele ser lo suficientemente grande como para
aumentar su temperatura hasta fundirlas. Este es el origen de la luz que se produce
cuando las personas dicen “vi caer una estrella”.

4. Si en un mismo lugar doblamos sucesivamente un alambre galvanizado notaremos que
en esa zona la temperatura aumenta y, si insistimos, probablemente el alambre
termine cortándose. Realiza el experimento y responde: ¿por qué ocurren estos
efectos?
Conservación de la energía. Imaginemos que estamos en una pieza donde la temperatura
es un poco baja y la queremos calentar. Para ello podemos encender algún artefacto
que nos entregue calor, como una estufa eléctrica o a gas, por ejemplo. Cualquiera de
estos artefactos requiere una fuente energética para funcionar, ninguno de ellos es
autosuficiente. Por ejemplo, en el caso de una estufa eléctrica debemos conectarla a la
red eléctrica de la habitación para encenderla. ¿Qué es la corriente, sino una
transferencia de energía? ¿De dónde proviene esta energía eléctrica? Es posible que
provenga de una central hidroeléctrica distante que transforma la energía potencial (E
= mgh) del agua de un embalse en energía eléctrica, a través del movimiento de
grandes turbinas generadoras. Esto significa que la energía que necesitamos para
calentar nuestra pieza es equivalente a la energía de una masa de agua ubicada a una
altura determinada (por esta razón la mayor parte de las centrales hidroeléctricas
están ubicadas en las zonas cordilleranas de nuestro país). Por otra parte, si nuestra
estufa es a gas, el proceso será algo distinto, pues el gas que se utiliza como
combustible reacciona con el fuego debido a su composición química, determinada por
las propiedades moleculares y atómicas que lo conforman. En cualquier caso, lo que
observamos es un proceso de transformación de „algo‟ que llamamos energía y que
permite (produce) el movimiento, o la calefacción, o la vida.
En el motor de un automóvil una chispa enciende el gas del petróleo provocando una
explosión, que a su vez produce el movimiento de piezas mecánicas llamadas pistones,
los cuales transmiten el movimiento a través de engranajes hasta llegar a las ruedas y
convertir la energía química del petróleo en energía cinética o de movimiento.
El ciclo del agua es uno de los mejores ejemplos de transformación de energía. El agua
en los mares es evaporada por la energía calórica que entrega el sol, una vez
evaporada sube y viaja en forma de vapor de agua (nubes) hasta precipitar en tierra,
nutriendo a todos los seres vivos.

5. En conclusión: la energía no se gana ni se pierde, solo se transforma
Energía geotérmica
El interior de la tierra almacena, en forma de calor, una importante energía renovable, laenergía geotérmica. El
subsuelo se convierte en un inmenso acumulador, una fuente de energía inagotable y limpia.
La temperatura de la tierra aumenta a medida que profundizamos hacia el interior. Según la zona geográfica, la
temperatura es diferente y determina el posible aprovechamiento energético: electricidad y usos térmicos. Existen
varios tipos de energía geotérmica:
Alta temperatura se usa para producir electricidad. Se da en determinadas zonas de la tierra que disponen de
acuíferos cuya temperatura está comprendida entre 150 y 400ºC.
Temperaturas medias, en zonas con temperaturas en torno a los 70-150ºC, se pueden instalar pequeñas
centrales eléctricas.
Baja y muy baja temperatura (entre 15 y 60º), es una energía que podemos aprovechar para obtener calor y
frío y sus aplicaciones son múltiples: Calefacción a través de suelos radiantes, radiadores, fancoils, agua caliente
sanitaria, refrigeración, etc. por lo que su uso es posible tanto en el ámbito doméstico como en el industrial
(viviendas, colegios, hospitales, hoteles, fábricas, invernaderos, instalaciones deportivas, centros comerciales,
entre otros).
La potencia actual existente en Andalucía para satisfacer demandas de calefacción con instalaciones
geotérmicas, supera los 3.300 kW, estimándose su aporte renovable en más de 411 tep
¿Qué es la energía luminosa?
La energía luminosa
La energía luminosa es la que se transporta por la luz y siempre es producida por las ondas
de la luz. Proviene de cualquier fuente de luz, puede ser el sol, una bombilla de luz, el fuego, etc.

6. Si quieres comprobarlo por ti mismo, simplemente piensa en una fuente de luz como por ejemplo
una bombilla. Si tienes una bombilla cerca, acércale la mano y siente el calor que esta propaga. Ese
calor es parte de la energía de la luz y si esta se maniobra adecuadamente, hasta puede utilizarse
para quemar o hasta derretir diversos objetos.
Si lo quieres más simple, la energía que la luz del monitor está proyectando en este momento
mientras lees esto, emite ondas de energía luminosa. Esas ondas son captadas por tus ojos y ellos las
convierten en algo que puedes ver, como lo que aquí te escribo.
De todas formas también existen otras formas de energía luminosa que no podemos ver, ellas son
por tanto, energía luminosa invisible. Algunos ejemplos son la luz infrarroja, la luz ultravioleta,
la de los rayos X.
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7. ISTOCKPHOTO
Aunque se trata de un tipo de energía mucho más común de lo que se suele creer, la pregunta es
muy frecuente y de hecho, pocas veces escuchamos hablar sobre la energía luminosa. Básicamente,
laenergía luminosa es la que refiere a la luz y la que en ella se transporta.
Pero en realidad, ¿qué sabes sobre la luz? Pues hoy en OjoCientífico vamos a indagar un poco sobre
esta cuestión y a conocer algunos aspectos sobre este tipo de energía.
La energía de la luz
La luz
En algunas ocasiones se suele referir a la la energía luminosa como luz o radiación y viceversa. Si
tuviéramos que definir la luz, diríamos que se trata de una forma de radiación que se propaga en
forma de ondas electromagnéticas.
También hay quienes la describen como un flujo de fotones que viajan en el vacío a la velocidad de
299792.458 m/s, justamente a la “velocidad de la luz”. Entonces, la radiación, las ondas
electromagnéticas y los fotones, son lo que llamamos luz y esta una forma de energía.

8. PHOTODISC
Un repaso histórico sobre la naturaleza de la luz
Ahora nos puede parecer muy simple pero en la antigüedad, definir qué es la luz, no fue tan
sencillo. Siglos atrás, los hombres de la Antigua Grecia ya se preocupaban por este tema y describían
la luz como un rayo que en línea recta viajaba de un punto a otro.
Pitágoras señalaba por ejemplo, que ese rayo de luz salía desde los ojos y se dirigía a los objetos,
mientras que Epicuro planteó lo opuesto y señaló que los rayos de luz salían desde los objetos a los
ojos. Pero los más certeros fueron Ptolomeo y Euclides, ellos señalaron que en realidad la luz se
reflejaba o que los rayos rebotaban de una superficie a otra.
Cientos de años más tarde el científico árabe Ibn al-Haytham, uno de los más importantes
estudiosos en la historia de la óptica geométrica, logró determinar los verdaderos componentes
del ojo humanoy su relación con la luz. Describió la correcta visión como un proceso en el que el ojo
humano recibe los rayos de luz que rebotan desdedeiversos objetos
ENERGIA SOLAR TERMICA.

9. La energía solar térmica o energía termosolar consiste en el aprovechamiento de la
energía del sol para producir calor para cocinar alimentos o para la producción de
agua caliente destinada al consumo de agua doméstico, ya sea agua caliente
sanitaria, calefacción, albercas o para producción de energía mecánica y, a partir de
ella, de energía eléctrica. Adicionalmente puede emplearse para alimentar una
máquina de refrigeración por absorción, que emplea calor en lugar de electricidad
para producir frío con el que se puede acondicionar el aire de los locales.
En cuanto a la generación de agua caliente para usos sanitarios (también llamada
"servicios"), hay dos tipos de instalaciones de los comúnmente llamados
“calentadores”: los de circuito abierto y los de circuito cerrado. En los primeros, el
agua de consumo pasa directamente por los colectores solares. Este sistema reduce
costos y es más eficiente (energéticamente hablando), pero presenta problemas en
zonas con temperaturas por debajo del punto de congelación del agua, así como en
zonas con alta concentración de sales que acaban obstruyendo los paneles.
Los paneles solares térmicos no contaminan