La energía térmica, también conocida como energía calorífica, es una forma fundamental de energía que desempeña un papel crucial en nuestra vida diaria y en diversas aplicaciones industriales. Se deriva del calor y puede convertirse en otras formas de energía, lo que la hace altamente versátil y valiosa en una variedad de contextos.
En este artículo, explicaremos qué es la energía térmica, cómo se produce, sus características principales y presentaremos una forma para calcular su valor cuando hay un cambio de temperatura.
Definición, ¿Qué es la energía térmica?
La energía térmica se define como la forma de energía que un cuerpo posee debido a su temperatura. En otras palabras, está relacionada con el calor contenido en un objeto o sustancia. Esta forma de energía se origina debido a la agitación de las partículas que componen la materia a nivel molecular.
A medida que las partículas se mueven más rápido y chocan entre sí, la temperatura del objeto aumenta, lo que a su vez aumenta su energía térmica.
Unidades de medida
La energía se mide en Julios (J) según el sistema internacional. Aunque cuando se trata de energía calorífica también se suelen utilizar las calorías (cal).
Generación: formas de obtención
La energía térmica se produce en una variedad de formas en la naturaleza y en las actividades humanas.
Algunas de las fuentes más comunes de producción de energía térmica incluyen:
Combustión de combustibles fósiles
Los combustibles fósiles como el petróleo, el gas natural y el carbón se queman para generar calor y, por lo tanto, energía térmica. Este proceso es ampliamente utilizado en la generación de electricidad y calefacción en todo el mundo.
Energía solar
El sol es una fuente inagotable de energía térmica. Los paneles solares absorben la radiación solar y la convierten en calor, que puede utilizarse para calentar agua o producir electricidad a través de sistemas fotovoltaicos.
Energía geotérmica
La energía geotérmica se obtiene aprovechando el calor almacenado en el interior de la Tierra. Esto se logra a través de la perforación de pozos geotérmicos y la extracción del calor del subsuelo para su uso en la calefacción de edificios o la generación de electricidad.
Fuentes naturales de calor
Además de las fuentes mencionadas, la energía térmica también se encuentra en procesos naturales, como las corrientes de agua caliente en géiseres y manantiales termales.
Características de la energía térmica
La energía térmica es una forma de energía asociada al calor y la temperatura de un objeto o sustancia. A continuación, se presentan algunas de las características más importantes de la energía térmica:
- Origen en la temperatura: La energía térmica se origina en la temperatura de un objeto o sustancia. Cuanto más caliente esté un objeto, mayor será su energía térmica. Esta energía proviene de la agitación de las partículas que componen la materia a nivel molecular.
- Transferencia de energía: La energía térmica puede transferirse de un objeto a otro debido a las diferencias de temperatura. El calor fluye de objetos más calientes a objetos más fríos hasta que alcanzan el equilibrio térmico, donde sus temperaturas son iguales.
- Forma de energía interna: La energía térmica es una forma de energía interna en un sistema. Esta energía interna incluye la energía cinética de las partículas en movimiento y la energía potencial entre las partículas.
- Convertibilidad: La energía térmica puede convertirse en otras formas de energía. Por ejemplo, puede convertirse en energía mecánica en un motor térmico, en energía eléctrica en una planta de energía térmica o en energía lumínica en una lámpara incandescente.
- Pérdida de calor: La energía térmica tiende a perderse con el tiempo debido a la radiación, la conducción y la convección térmica. Es por eso que los sistemas y dispositivos diseñados para retener el calor, como el aislamiento en edificios, son importantes para conservar la energía térmica.
- Fundamental para la vida: La energía térmica es esencial para la vida en la Tierra. Los seres vivos regulan su temperatura corporal utilizando la energía térmica generada por procesos metabólicos. Además, la energía térmica del sol es la fuente principal que permite la existencia de vida en nuestro planeta.
Fórmula de la energía térmica
La energía térmica de un objeto se calcula utilizando la siguiente fórmula:
Energía Térmica (Q) = masa (m) × calor específico (c) × cambio de temperatura (ΔT)
Donde:
- Q es la energía térmica en julios (J).
- m es la masa del objeto en kilogramos (kg).
- c es el calor específico del material en julios por kilogramo por grado Celsius (J/kg·°C) o en julios por gramo por grado Celsius (J/g·°C), dependiendo de la unidad de masa que se utilice.
- ΔT es el cambio de temperatura en grados Celsius (°C).
Esta fórmula se utiliza para calcular la cantidad de energía térmica necesaria para elevar o disminuir la temperatura de un objeto dado un cambio de temperatura específico.
El calor específico es una propiedad característica de cada material y representa la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de una unidad de masa del material en un grado Celsius.