Este Halloween, cuando agarras una barra de chocolate, presta atención al envoltorio. En Estados Unidos, un “información nutricional“Se exige una etiqueta para todos los alimentos envasados desde 1994, que indica el tamaño de la porción y la cantidad de azúcar, proteína, grasa y sodio que contiene el alimento. Pero lo más interesante es la métrica de energía, que figura como “calorías”. ” ¿Qué significa realmente la energía cuando se trata de dulces?
Sabores de energía
En física, el concepto de energía nos ayuda a realizar un seguimiento de los diferentes tipos de interacciones. Decimos que la energía se “conserva” para todas las interacciones, lo que significa que si calcula la energía total antes y después de que suceda algo, ese valor será constante.
Durante estas interacciones, la energía puede cambiar de un tipo a otro. Me gusta pensar en estos tipos como “sabores” de energía. Existe la energía de un objeto en movimiento, un sabor que llamamos energía cinética. Hay energía almacenada en el campo gravitacional, un sabor que llamamos energía potencial gravitacional. Hay energía almacenada en la interacción entre dos partículas cargadas, o energía potencial eléctrica. Y, por supuesto, cuando las cosas se calientan, hay un aumento de la energía térmica.
Todos los tipos de energía son intercambiables. ¿Cómo se cambia la energía de un sabor a otro? Quiero decir, hacemos esto todos los días cuando preparamos una taza de café. Cuando la corriente (energía eléctrica) pasa a través de un cable, ese cable se calienta. Puedes utilizar este calor para aumentar la temperatura del agua. (Esa es energía térmica). Podemos calcular la energía eléctrica midiendo la corriente eléctrica y el voltaje a través del cable. Esto será igual al cambio en la energía térmica del agua.
También existe una conexión entre la energía mecánica y la energía térmica. Imagina que tienes un tanque de agua y quieres usar unas paletas giratorias para removerlo. Su sistema de remo tiene tres partes: las paletas en la parte inferior, un trozo de cuerda en el medio y un peso pesado que se desliza a lo largo de la cuerda de arriba a abajo. A medida que la gravedad empuja el peso hacia abajo a lo largo de la cuerda, las paletas giran y empujan el agua. Esto hace que el agua se mueva, pero la interacción de fricción también la calienta. El cambio en la energía potencial gravitacional del peso a medida que desciende por la cuerda. es igual al cambio de energía térmica del agua. La energía del movimiento se ha convertido en energía térmica.
El julio, la caloría y la (otra) caloría
En física, nuestra unidad preferida para la energía es el julio. Históricamente, el valor de 1 julio podría definirse como la energía que produce una fuerza de 1 newton al moverse 1 metro. Un julio también es igual a la energía eléctrica de una corriente de 1 amperio y un voltaje de 1 voltio durante un segundo.
Puede resultar difícil familiarizarse con esta unidad, así que intente este sencillo experimento: tome un libro de texto y colóquelo en el suelo. Ahora recógelo y ponlo sobre una mesa. A medida que el libro subió, ganó más energía potencial gravitacional. El aumento de energía es de aproximadamente 10 julios. (El valor real depende de la altura de la mesa y del peso del libro).
La caloría es otra unidad de energía. Proviene del lado termodinámico de la energía, por lo que tiene que ver con los cambios de temperatura. El valor de una caloría es igual a la energía necesaria para elevar 1 gramo de agua en 1 grado Celsius.