¿Cómo es la transferencia de energía en la naturaleza?

Transferencia de energía en una frase

Existen tres tipos de transferencia de energía térmica: conducción, radiación y convección. La convección es un proceso cíclico que sólo se produce en los fluidos. Las moléculas de agua en el fondo de una olla calentada comienzan a moverse más rápido y luego se dispersan. Estas moléculas excitadas ascienden; el agua más fría y densa cae. El proceso se repite entonces.

Hay tres tipos de transferencia de energía térmica: conducción, radiación y convección. La convección es un proceso cíclico que sólo se produce en los fluidos. Las moléculas de agua en el fondo de una olla calentada comienzan a moverse más rápido y luego se dispersan. Estas moléculas excitadas ascienden; el agua más fría y densa cae. El proceso se repite.

La energía de la luz es una forma de radiación electromagnética. La luz proporciona la energía para la fotosíntesis. La luz también puede ser un producto de ciertas reacciones químicas, como la combustión.  Una vez que la energía luminosa se libera, no puede volver a utilizarse en la misma forma.

Qué es la transferencia de energía

En física, la energía es la propiedad cuantitativa que debe transferirse a un cuerpo o sistema físico para realizar un trabajo sobre el mismo o para calentarlo. La energía es una cantidad que se conserva; la ley de conservación de la energía establece que ésta puede convertirse en forma, pero no crearse ni destruirse. La unidad de medida en el Sistema Internacional de Unidades (SI) de la energía es el julio, que es la energía transferida a un objeto por el trabajo de moverlo una distancia de un metro contra una fuerza de un newton.

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Las formas más comunes de energía son la energía cinética de un objeto en movimiento, la energía potencial almacenada por la posición de un objeto en un campo de fuerzas (gravitacional, eléctrico o magnético), la energía elástica almacenada al estirar objetos sólidos, la energía química liberada cuando se quema un combustible, la energía radiante transportada por la luz y la energía térmica debida a la temperatura de un objeto.

La masa y la energía están estrechamente relacionadas. Debido a la equivalencia masa-energía, cualquier objeto que tenga masa cuando está parado (llamada masa en reposo) también tiene una cantidad equivalente de energía cuya forma se llama energía en reposo, y cualquier energía adicional (de cualquier forma) adquirida por el objeto por encima de esa energía en reposo aumentará la masa total del objeto al igual que aumenta su energía total. Por ejemplo, después de calentar un objeto, su aumento de energía podría medirse en principio como un pequeño aumento de la masa, con una escala suficientemente sensible.

Datos sobre la transferencia de energía

La electrodinámica cuántica es una teoría rigurosa y precisa -completamente verificable mediante experimentos [18]- que describe la interacción de la radiación electromagnética con la materia. Este enfoque de campo cuántico se diferencia de otras teorías en que todo el sistema está cuantizado, es decir, tanto la materia como la radiación se tratan de forma mecánica cuántica. La QED proporciona conocimientos físicos adicionales en comparación con la electrodinámica clásica y semiclásica, que trata la radiación electromagnética sólo como una onda no cuantificada. Por ejemplo, la dualidad onda-partícula de la luz queda retratada de forma exclusiva en la QED, pero no en las teorías semiclásicas. Sin embargo, a pesar de sus deficiencias, las teorías clásicas y semiclásicas pueden seguir siendo útiles ya que, a menudo, son más fáciles de implementar analíticamente y más económicas computacionalmente.

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La capacidad de la QED para proporcionar predicciones novedosas es monumental, pero sus éxitos cuantitativos son aún más impresionantes. En particular, la teoría predice con precisión el factor g electrónico del electrón libre con 12 decimales. En unidades de magnetón Bohr, la medida más precisa de g/2 es 1,00115965218073(28) [33]; la QED tiene un valor predicho de 1,00115965218203(27) [34]. Además, hay otros éxitos cuantitativos asombrosos. Por ejemplo, el cálculo numérico del desdoblamiento Lamb de los niveles de energía 2S1/2 y 2P1/2 en el hidrógeno molecular predice 1,057,838(6) kHz [35], lo que es muy preciso comparado con el valor experimental de 1,057,839(12) kHz [36]. La QED también proporciona una serie de predicciones que son inalcanzables por la teoría semiclásica. Entre ellas se encuentran las predicciones de la desintegración espontánea y las fuerzas de Casimir-Polder, una desviación de las fuerzas de London para las interacciones intermoleculares de largo alcance [37-41].

La transferencia de energía se llama

La conducción es una de las tres formas principales en que la energía térmica se mueve de un lugar a otro. Las otras dos formas en que el calor se desplaza son la radiación y la convección. La conducción es el proceso por el que la energía térmica se transmite a través de colisiones entre átomos o moléculas vecinas. La conducción se produce más fácilmente en los sólidos y líquidos, donde las partículas están más juntas, que en los gases, donde las partículas están más separadas. La tasa de transferencia de energía por conducción es mayor cuando hay una gran diferencia de temperatura entre las sustancias que están en contacto.

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Piense en una sartén colocada sobre una estufa de campamento abierta. El calor del fuego hace que las moléculas de la sartén vibren más rápido, lo que hace que se caliente más. Estas moléculas que vibran chocan con las moléculas vecinas, haciendo que también vibren más rápido. Al chocar estas moléculas, la energía térmica se transfiere por conducción al resto de la sartén. Si alguna vez has tocado el mango metálico de una sartén caliente sin un salvamanteles, tienes experiencia de primera mano con la conducción del calor.