HABLANDO DE ENERGÍA 2

LA ENERGÍA

La energía es, simplemente, nuestro universo. O sea, ese espacio infinito, maravilloso e inabarcable que se generó con el Bigbang o, para los creyentes, con el “Hágase la Luz” ambas cosas para mi compatibles, con el enfoque adecuado. Desde entonces, hace aproximadamente 13.700 millones de años, lo único que ha hecho la energía surgida espontáneamente ha sido transformarse, porque en cuanto a su cantidad ha permanecido inalterable; como estudiamos en nuestra lejana juventud: La energía ni se crea ni se destruye solo se transforma. La metamorfosis más inmediata de la energía fue de radiación a materia.

Una pequeña porción del inmenso océano electromagnético (1 en 1.000 millones) fue cuajando en partículas. Algunas de esas partículas llamadas quarks se fundieron dando protones y neutrones, que se agruparon a su vez en núcleos atómicos muy ligeros. Éstos se envolvieron de otro tipo de partículas, los electrones, y formaron así átomos que poco a poco se unirían para formar moléculas. A la vez, este polvo material se fue agrupando y la enorme fuerza de la gravedad lo fue compactando en forma de estrellas. Éstas sufrieron el proceso inverso: parte de la masa de sus núcleos atómicos la convirtieron de nuevo en energía. De sus enormes masas se fueron desgajando grandes porciones de materia que formaron los planetas que se calentaban e iluminaban con la energía desprendida de las estrellas de que proceden y alrededor de las cuales orbitaban formando sistemas planetarios. De esa manera, en algunos de esos mundos, se crearon las condiciones para que surgiera la vida. Nuestro sistema planetario formado alrededor del nuestra estrella: El SOL, es el mejor y más cercano ejemplo.

La energía se puede definir de muchas maneras, y entre los físicos la más natural es la tradicional: la energía es la capacidad de producir un trabajo. ¿Cómo definimos estos conceptos?: empecemos por el último, trabajo es el proceso en el cual un objeto pesado se puede desplazar o deformar al aplicársele una fuerza. La capacidad de llevar a cabo este trabajo es lo que define la energía. Supongamos que una tenemos una pesa de 250 gramos. La levantamos verticalmente 40 centímetros. Se dice que se ha realizado un trabajo de un julio.

Pero no es lo mismo que levante la pesa cien veces en un minuto a que lo haga en un cuarto de hora. Ha empleado la misma energía porque ha hecho idéntico trabajo; pero la diferencia radica en otra magnitud llamada potencia, que es la energía o el trabajo realizado por unidad de tiempo. Concretamente, a un julio por segundo se le llama vatio, (1Jxs=1W). Como el vatio es muy pequeño, utilizamos el kilovatio, es decir, 1.000 vatios. Resumen: el kilovatio hora, kWh es la energía consumida (o producida) en una hora por un artefacto que realiza un trabajo de 1.000 julios por segundo.

El viento, el agua, los animales y el hombre pueden realizar trabajos desplazando objetos, o sea, son fuentes de energía limitadas. Como se consume conforme se lleva a cabo el trabajo y no se produce una reposición continua, tiene una utilidad limitada. El viento y el agua, también tienen energía pero necesitan una máquina para producir trabajo. Pero en cuanto la humanidad quiso hacer grandes obras, no hubo más remedio que emplear animales domésticos u hombres en gran número, inventar máquinas que multiplicasen esa potencia, o todo a la vez.

Arquímedes fue el mayor inventor de máquinas de la Antigüedad. A él se deben muchas de las que todavía hoy se usan: la palanca, la polea simple, el polipasto, el torno, el tornillo, etc. La potencia empezó a incrementarse de manera paulatina pero inexorable. A lo largo de la Edad Media, seguramente los molinos tanto de agua como de aire fueron los principales elementos destinados a multiplicar la potencia del hombre. El mayor inconveniente de los molinos, era su incertidumbre al depender su potencia del azar del viento o del caudal del agua.

El cambio cualitativo que se produjo en el siglo XVIII y consistió en ayudar a las máquinas que necesitaban animales, corriente fluvial o viento para funcionar a través de un principio descubierto en la época de Arquímedes: la fuerza del vapor de agua. La esfera de Eolo era un juguete usado en la época: una bola metálica con dos tubos en ángulo recto dirigidos en direcciones opuestas; se vertía agua en su interior y giraba enloquecida cuando se calentaba y hervía en su interior.

ESFERA EOLO

Esfera de Eolo

En 1700, un ingeniero inglés, Thomas Savery, utilizó la primera máquina térmica basada en el mismo principio que el juguete antiguo. Era un artefacto sin pistones que aprovechaba el vacío generado al condensarse vapor para bombear agua. Unos veinte años después, el también inglés, Thomas Newcomen, la perfeccionó con la introducción de un pistón accionado por la presión generada en la expansión del vapor producido por el calor de una caldera de carbón. Era un armatoste enorme de muchos kilos de peso que se empleaba para mover norias, bombear agua de las minas, y trabajos por el estilo. Con él se eliminó para ciertos trabajos la dependencia de hombres, animales, el viento y el agua.

A raíz de ello, se desencadenó en toda Europa un derroche de ingenio científico y técnico con el fin de utilizar en esa forma el vapor de agua, creando máquinas cuyos pistones con su movimiento alternativo podía usarse para realizar infinidad de trabajos: había llegado la primera revolución industrial. El proceso desde entonces ha sido imparable y hoy en día hay en el mundo miles de millones de máquinas de todo tipo y tamaño, desde las más sencillas (batidoras, aspiradoras, afeitadoras…) a las más complejas y pesadas, (ferrocarriles, excavadoras, barcos, automóviles, aviones…) que hacen trabajos consumiendo energía.

Al principio el desarrollo se basó en el uso del carbón. Materia prima voluminosa que debía extraerse de las minas; transportarlo en cantidades masivas hasta los consumidores, los cuales debían disponer a su vez de grandes espacios para su almacenamiento. Más adelante, se fueron descubriendo y utilizando otros combustibles de mayor potencia calorífica, menos voluminosos y de más fácil manejo y almacenaje. Fueron modificando los procesos industriales, pero no era fácil utilizarlos para hacer funcionar pequeñas máquinas.

Entra en ese momento en la escena técnica, uno de los más geniales inventores de todos los tiempos: Tomas Alva Edison. Intuyó que la energía capaz de alimentar las pequeñas máquinas que facilitarían la vida de la población hasta unos extremos inimaginables incluso para él en aquellos momentos, podía ser LA ELECTRICIDAD.

No voy a tratar de glosar la figura de Sr. Edison, ni siquiera mínimamente, porque sería necesario un libro de buen tamaño. Animo al lector a adquirir una biografía que es, con seguridad, más interesante que el mejor libro de aventuras: la aventura de la inteligencia, el ingenio y la constancia en el trabajo. De forma mas breve, en la página web que reseño más abajo del blog Biografías y Vidas, puede encontrar el interesado una breve monografía amena y bien documentada:

En ella encontrará una historia común a muchos genios (Einstein, entre otros) y es la de su desventurada relación con la enseñanza oficial. Asistió a la escuela durante tres meses, al cabo de los cuales fue expulsado de las aulas, alegando su maestro la falta absoluta de interés y una torpeza más que manifiesta. Afortunadamente, su madre, que había ejercido como maestra antes de casarse, asumió en lo sucesivo la educación del joven Tomás, tarea que desempeñó con gran talento, ya que consiguió inspirar en él aquella curiosidad sin límites que sería la característica más destacable de su carrera a lo largo de toda su vida.