6.2: Energía y Metabolismo - Tipos de Energía

Objetivos de aprendizaje

• Diferenciar entre tipos de energía

La energía es una propiedad de los objetos que pueden transferirse a otros objetos o convertirse en diferentes formas, pero que no pueden crearse ni destruirse. Los organismos utilizan la energía para sobrevivir, crecer, responder a estímulos, reproducirse y para cada tipo de proceso biológico. La energía potencial almacenada en las moléculas se puede convertir en energía química, que finalmente se puede convertir en energía cinética, permitiendo que un organismo se mueva. Finalmente, la mayor parte de la energía utilizada por los organismos se transforma en calor y se disipa.

Energía cinética

La energía asociada con los objetos en movimiento se llama energía cinética. Por ejemplo, cuando un avión está en vuelo, el avión se mueve a través del aire muy rápidamente, haciendo el trabajo para promulgar cambios en su entorno. Los motores a reacción están convirtiendo la energía potencial en combustible en la energía cinética del movimiento. Una bola de naufragio puede realizar una gran cantidad de daño, incluso cuando se mueve lentamente. Sin embargo, una bola aún de naufragio no puede realizar ningún trabajo y por lo tanto no tiene energía cinética. Una bala a exceso de velocidad, una persona que camina, el rápido movimiento de moléculas en el aire que produce calor y la radiación electromagnética, como la luz solar, tienen energía cinética.

Energía Potencial

¿Y si esa misma bola de naufragio inmóvil se levanta dos pisos por encima de un auto con grúa? Si la bola de naufragio suspendida no se mueve, ¿hay energía asociada a ella? Sí, la bola de naufragio tiene energía porque la bola de naufragio tiene el potencial de hacer trabajo. Esta forma de energía se llama energía potencial porque es posible que ese objeto haga trabajo en un estado dado.

Los objetos transfieren su energía entre estados potenciales y cinéticos. A medida que la bola de naufragio cuelga inmóvil, tiene 0% 0% cinética y 100% 100% de energía potencial. Una vez que se libera la pelota, su energía cinética aumenta a medida que la pelota toma velocidad. Al mismo tiempo, la pelota pierde energía potencial a medida que se acerca al suelo. Otros ejemplos de energía potencial incluyen la energía del agua contenida detrás de una presa o una persona a punto de lanzarse en paracaidismo fuera de un avión.

Figura\(\PageIndex{1}\): Energía potencial vs. energía cinética: El agua detrás de una presa tiene energía potencial. El agua en movimiento, como en una cascada o un río que fluye rápidamente, tiene energía cinética.

Energía Química

La energía potencial no sólo está asociada con la ubicación de la materia, sino también con la estructura de la materia. Un resorte en el suelo tiene energía potencial si se comprime, al igual que una banda de goma que se tira tensa. El mismo principio se aplica a las moléculas. A nivel químico, los enlaces que mantienen unidos los átomos de las moléculas tienen energía potencial. Este tipo de energía potencial se llama energía química, y como toda energía potencial, puede ser utilizada para hacer trabajo.

Por ejemplo, la energía química está contenida en las moléculas de gasolina que se utilizan para alimentar automóviles. Cuando el gas se enciende en el motor, los enlaces dentro de sus moléculas se rompen, y la energía liberada se utiliza para impulsar los pistones. La energía potencial almacenada dentro de los enlaces químicos puede aprovecharse para realizar trabajos para procesos biológicos. Diferentes procesos metabólicos descomponen las moléculas orgánicas para liberar la energía para que un organismo crezca y sobreviva.

Figura\(\PageIndex{1}\): Energía química: Las moléculas en la gasolina (octano, la fórmula química mostrada) contienen energía química. Esta energía se transforma en energía cinética que permite que un automóvil corra en una pista de carreras.

Puntos Clave

• Todos los organismos utilizan diferentes formas de energía para alimentar los procesos biológicos que les permiten crecer y sobrevivir.
• La energía cinética es la energía asociada con los objetos en movimiento.
• La energía potencial es el tipo de energía asociada con el potencial de un objeto para hacer trabajo.
• La energía química es el tipo de energía liberada por la descomposición de los enlaces químicos y puede aprovecharse para procesos metabólicos.

Términos Clave

• Energía química: La energía potencial neta liberada o absorbida durante el curso de una reacción química.
• Energía potencial: Energía que posee un objeto por su posición (en un campo gravitacional o eléctrico), o su condición (como resorte estirado o comprimido, como reactivo químico, o por tener masa en reposo).
• Energía cinética: La energía que posee un objeto por su movimiento, igual a la mitad de la masa del cuerpo por el cuadrado de su velocidad.