Administracion Como Tecnica Social Basica

El concepto “energía” en la enseñanza

de las ciencias

ARNALDO GONZÁLEZ ARIAS

Universidad de La Habana, Cuba

Introducción

Existe una gran diferencia entre lo que se considera “energía” en el habla popular y el significado

que se le atribuye en las ciencias físicas. En lo popular, “energía” es prácticamente una noción intuitiva. Así,

se acostumbra decir que determinada persona “es muy enérgica” o “tiene mucha energía” para expresar

que es muy activa, que es capaz de trabajar continuamente o que puede realizar un gran número de tareas

durante una jornada sin que padezca los efectos del cansancio (al menos aparentemente). Por otra parte,

cuando alguien se esfuerza con tenacidad en alguna labor difícil, complicada y poco productiva, pensamos

que está “gastando inútilmente sus energías”.

Sin embargo, desde el punto de vista de la de las ciencias físicas, esta noción intuitiva es incompleta

y totalmente inaceptable, pues falta incluir un aspecto esencial para la actividad científica: el cómo se mide

esa energía.

A continuación se hace un breve análisis de la evolución reciente del concepto “energía” en las

ciencias físicas y su relación con otras magnitudes y con las mediciones. Aunque muchas veces durante el

proceso de enseñanza-aprendizaje se obvia el tema de las mediciones, veremos que el conocimiento de

este tema resulta ser primordial para la correcta comprensión del concepto energía. Obviar la relación entre

energía, magnitud y medición usualmente conduce a serios errores conceptuales.

Y con relación a la importancia de las mediciones en la ciencia, vale la pena recordar las palabras

de William Thomson (Lord Kelvin), uno de los padres de la Termodinámica1 moderna: “Suelo repetir con

frecuencia que sólo cuando es posible medir y expresar en forma numérica la materia de que se habla, se

sabe algo acerca de ella; nuestro saber será deficiente e insatisfactorio mientras no seamos capaces de

traducirlo en números. En otro caso, y sea cual fuere el tema de que se trate, quizá nos hallemos en el

umbral del conocimiento, pero nuestros conceptos apenas habrán alcanzado el nivel de ciencia”2.

Algunas de las ideas expuestas en este artículo, necesarias para la unidad del tema y la fácil

comprensión del lector, ya han sido analizadas previamente con cierta profundidad al censurar la

divulgación de falsos conceptos energéticos en los medios masivos de comunicación3.

1 Rama de la Física que se dedica al estudio del equilibrio y de los intercambios de energía entre sistemas.

2 Francis W. Sears, Mecánica, movimiento ondulatorio y calor, Ed. R. La Habana, 1968.

3 “Falsas energías, pseudociencia y medios de comunicación masiva”, A. González Arias, Revista Cubana de Física, 19, n.º 1

del 2002, p. 68. Accesible on-line, www.fisica.uh.cu/biblioteca/revcubfi.

Revista Iberoamericana de Educación (ISSN: 1681-5653)

Arnaldo González Arias

La energía en las ciencias físicas

En forma similar a como ocurre con otros muchos conceptos y definiciones en la ciencia, el concepto

“energía” ha ido evolucionando, ampliándose y perfeccionándose con el transcurso de los años. Si en los

textos de hace 50 años era posible encontrar en los libros de texto definiciones tales como: “la energía de un

cuerpo puede ser definida, en sentido amplio, como su capacidad para hacer trabajo”4, hoy día muchos

consideran que ésta definición es inexacta, al menos por dos razones.

En primer lugar, muchos autores modernos dedicados a temas termodinámicos consideran trabajo

y calor como formas de transmisión de la energía, y el trabajo queda definido como energía en tránsito 5. Si

se combinan los criterios “energía = capacidad para hacer trabajo” y “trabajo = energía en tránsito” quedaría

que la energía es algo así como “su capacidad de transmitirse”, lo que carece de utilidad práctica por su

excesiva generalidad.

En segundo lugar, los cuerpos o sistemas siempre tienen energía, aún cuando esa energía haya

perdido su capacidad para realizar trabajo. Veamos esto último más detalladamente.

La energía se puede degradar (perder la capacidad de transmitirse en forma de trabajo útil) aunque

durante el proceso no hayan existido pérdidas de energía. La medida de la degradación de la energía viene

dada por el incremento de la entropía , otra propiedad termodinámica de los sistemas muy bien conocida y

estudiada, aunque mucho menos popularizada que el concepto de energía. Sin embargo, no es necesario

conocer las particularidades de la función entropía ni poseer un entrenamiento especializado en

Termodinámica para comprender el significado de la degradación de la energía. Para ello considere el

siguiente ejemplo.

La energía almacenada en un gramo de combustible puede hacer girar las ruedas y mover un

vehículo varios metros al combustionar, lo que equivale a transmitirse en forma de trabajo útil. Durante la

combustión también se produce cierta transferencia de energía en forma de calor, que eleva la temperatura

de las piezas internas del motor (incremento de energía térmica). La suma de las energías que aparecen en

forma de: movimiento + energía térmica + energía de los residuos de la combustión es exactamente la

misma que estaba almacenada en el combustible (principio de conservación de la energía). Eventualmente,

la energía que adquirió el vehículo en movimiento también se transformará en energía térmica, a causa de

la fricción de las partes móviles del motor, de la carrocería con el aire y de las ruedas con el pavimento y los

frenos. Finalmente, esa energía térmica no desparece, sino que pasa al medio ambiente.

La energía almacenada inicialmente en el combustible no se pierde, pero la energía térmica

resultante en el proceso ya no puede volver a ser aprovechada para mover el vehículo .

4 S. Glasstone and D. Lewis, Elements of Physical Chemistry, 2nd Ed., D. Van Nostrand Co. Inc, 1956.

5 En forma macroscópica u ordenada, para diferenciarlo del calor, la otra forma (microscópica y desordenada) de transmisión

de la energía.

Revista Iberoamericana de Educación (ISSN: 1681-5653)

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El concepto “energía” en la enseñanza de las ciencias

Por tanto, durante el proceso la energía

ha perdido su capacidad

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