May 052015
 

Energía eléctrica y calor

Por: Luis González López.

Si nosotros conectamos a un enchufe un radiador o una bombilla, estos elementos producen calor y luz respectivamente es decir, dos tipos de energía: energía calorífica y energía luminosa.

Según el principio de conservación de la energía: la energía ni se crea ni se destruye, se transforma. El que la energía se transforme quiere decir que para producir ese calor o esa luz tenía que existir otro tipo de energía, como lo que hemos suministrado a esos aparatos es una corriente eléctrica, podemos concluir que la energía consumida para producir esos efectos no es otra que la Energía eléctrica.

El calor producido a expensas de la energía eléctrica se debe al efecto térmico de la corriente eléctrica. Este efecto térmico se debe a que en el interior del conductor los átomos no están inmóviles sino que vibran rápida y continuamente alrededor de las posiciones que ocuparían si estuvieran en reposo.

Una estufa que tiene dos resistencias iguales - Energía eléctrica y calor

De las vibraciones de los átomos depende la temperatura del cuerpo: a más amplia vibración mayor temperatura. Cuando a un conductor lo sometemos al paso de una corriente eléctrica, el rápido paso de los electrones por sus proximidades altera la vibración de los átomos provocando un aumento de la amplitud de la misma. Al aumentar la amplitud, como dijimos al principio, aumenta su temperatura.

Consideremos ahora el caso de una estufa que tiene dos resistencias iguales dispuestas en serie, a esta estufa le aplicamos una tensión continua de 90V. En los extremos de las resistencias (puntos C y E) la tensión es la de la batería ya que los conductores tienen una resistencia despreciable. En los extremos de cada resistencia la tensión es la mitad de la aplicada al circuito ya que las dos resistencias son iguales. También, al ser iguales las resistencias, podemos concluir que el calor que va a proporcionar cada una de ellas es la mitad del calor que nos va a entregar la estufa, es decir: cada una de las resistencias consume la mitad de la energía.

Si consideramos, para simplificar, el caso de una sola carga eléctrica, podemos decir que cada una de las resistencias consume la mitad de la energía que contiene la carga que las atraviesa, por lo tanto antes de pasar la resistencia R1 la carga posee toda la energía (punto C del circuito); por otro lado en este momento su potencial es 90V superior al que va a tener después de atravesar las dos resistencias (punto E del circuito). Una vez que la carga ha atravesado la 1ª resistencia (punto D), la carga ha perdido la mitad de su energía que la ha destinado a la producción de calor en esta resistencia.

Pero en este punto la carga tiene todavía un potencial que es 45 voltios mayor que el que va a tener después de atravesar la segunda resistencia (punto E). Atravesadas las dos resistencias la carga ha cedido toda su energía y su potencial es de 0 Voltios. De estas experiencias concluimos que el potencial eléctrico indica la energía poseída por una sola carga puesto que se altera al cambiar dicha energía. Si queremos averiguar que energía se consume para producir calor nos bastará con sacar la diferencia entre los potenciales que tenía la carga antes y después de dicha resistencia.

Esta diferencia de potencial (de aquí lo de d.d.p.) no es otra que la tensión presente en los extremos de la resistencia por lo que podemos deducir que la tensión en extremos de una resistencia indica la energía de una sola carga que ha sido consumida para producir calor La energía que posee la carga eléctrica que estamos considerando se la suministra la batería por lo que podemos concluir que la tensión de una pila o batería indica la energía que dicho generador es capaz de suministrar a cada carga eléctrica.

Lo considerado hasta ahora para una sola carga eléctrica es aplicable al resto de las cargas por lo que si queremos saber la energía total consumida nos bastará con multiplicar la tensión aplicada por la batería por el número de cargas, o sea, por la cantidad de electricidad que ha atravesado la resistencia durante el tiempo de funcionamiento (intensidad). Esta energía calculada representa la POTENCIA ELÉCTRICA que definimos como: la energía que consume un aparato en un segundo. Esta potencia se obtiene multiplicando la tensión aplicada por la corriente que lo atraviesa, como dijimos antes:

Formula de potencia - Energía eléctrica y calor

La unidad de medida de la potencia es el VATIO que es igual a 1 voltio por un amperio. La energía consumida por un aparato eléctrico que se mantiene funcionando un tiempo determinado se obtiene multiplicando su potencia (expresada en vatios) por el tiempo (expresado en segundos). La energía se mide en JULIOS, es decir, en vatios por segundo; industrial y domésticamente se utiliza, para la medida de la energía, el vatio*hora y el kilovatio*hora

Relación entre potencia y energía - Energía eléctrica y calor

Tut_energia-electrica-calor.asp

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