Energía es un término que usamos cotidianamente. Podría decir, que no pasa un día en que no nombremos o escuchemos este vocablo: “tengo mucha energía”, “qué cansado estoy, he perdido toda mi energía”,”cuánta energía tienen los jóvenes” o “este alimento tiene mucha energía”. Constantemente escuchamos en la TV “hay que ahorrar energía”, “el consumo de energía ha superado todo los record”, etc.

Es una palabra que, normalmente la usamos de forma errónea, pero de forma que explicamos rápidamente lo que está ocurriendo en nuestro día a día y nos entendemos con el vecino. El concepto de energía que usamos cotidianamente no se corresponde con el concepto de energía científico que tenemos que enseñar en los institutos. La finalidad no es que el alumno salga hablando en términos científicos con su amigo cuando juega al fútbol, sino que sea capaz de hablar de la energía en dos contextos diferentes. Todos decimos “ha salido el sol” cuando sabemos que es la Tierra la que gira.

Pero no sólo en nuestro día a día usamos erróneamente este concepto sino que en los libros de texto y nosotros, los propios profesores no lo usamos correctamente en algunas ocasiones. Y es que es un tema espinoso en el cual es importante hablar con corrección para no confundir los alumnos. Por ejemplo, el hecho de hablar de distintas formas de energía puede reforzar la concepción de que es algo material «que cambia de forma». Para evitarlo se deben asociar las distintas formas de energía (cinética, potencial gravitatoria, etc.) a diferentes configuraciones de los sistemas y a distintas formas de interaccionar de la materia.

Vamos a repasar brevemente las distintas concepciones sobre al energía y ver por qué son erróneas.

Normalmente, en el lenguaje cotidiano, entendemos la energía como una sustancia cuasi-material que participa en todos los procesos que ocurren a nuestro alrededor o que está almacenada en los objetos. Dicha definición obstaculiza el aprendizaje de la idea científica de energía: no podemos pensar en la energía como una especie de “ingrediente” o “combustible” de los cuerpos.

Otra concepción consiste en considerar a la energía como un fluido. Un fluido que pasa de un cuerpo a otro.

Supongamos que estas dos concepciones erróneas están superadas. Vayamos a definiciones más completas pero no del todo correctas.

En muchos libros de texto se suele introducir la energía, en los temas de mecánica, como «capacidad de un sistema para realizar trabajo«. Esta definición es incompleta, ya que el segundo principio de la termodinámica mostró claramente que no toda energía servía para realizar trabajo. Además esta definición no es útil en termodinámica. La energía interna no puede convertirse totalmente en trabajo. Es válida únicamente en el campo de la mecánica. Además, si utilizamos esta expresión, al ser tan breve y fácil de memorizar los estudiantes pueden continuar utilizándola mucho después de haberla estudiado.

Supongamos que la energía “es la capacidad de un sistema para producir cambios”. Esta definición presenta también problemas. Hace tiempo, se señala, que se abandonó la idea de la energía como causa de los fenómenos. Otra vez tiene la culpa el segundo principio de la termodinámica: aquello que hace que un proceso ocurra no podemos relacionarlo con las variaciones de energía, sino con el aumento de entropía.

Otro problema es que solemos atribuir la energía a cuerpos específicos y no al sistema formado por los objetos que interaccionan. Cuando hablamos, por ejemplo, de la energía potencial gravitatoria de una piedra sabemos que es debida a la interacción entre la piedra y la Tierra y, por tanto, pertenece al conjunto formado por los dos, y no sólo a la piedra. En el caso de un objeto aislado en el espacio, lejos de cualquier otro con el que poder interaccionar gravitatoriamente de manera apreciable, es obvio que no tiene sentido hablar de energía potencial gravitatoria.

Tampoco tiene sentido pensar que es posible determinar el valor absoluto de la energía de un sistema; solo podemos determinar sus variaciones cuando tiene lugar un determinado proceso. Esto es algo que aparece generalmente aceptado y señalado explícitamente en la literatura, aunque el uso frecuente de valores relativos (correspondientes a asignar arbitrariamente energía cero a una configuración determinada) puede llevar a los estudiantes a tomar como absolutos los valores manejados, lo que facilita, una vez más, la interpretación de la energía como algo que poseen los objetos.

Los que hayan estudiado ciencias en el instituto les sonará esta ecuación: ?E = Q + W. Quiere decir que las variaciones de energía de un sistema, ?E, pueden ser debidas a realización de trabajo W y/o a calor Q.

Pero cabe señalar que esta expresión no es absolutamente general: en general, las variaciones de energía pueden ser debidas, además de al trabajo y al calor, a otros procesos como, por ejemplo, al intercambio de radiación y/o de materia.

Así, asociamos la energía a los seres vivos, a las fuerzas, al movimiento, a algo que se gasta, a una capacidad para realizar trabajo o un cambio, etc. ¡Qué difícil de definir! Y es que ya decía Feynman (1987): «Es importante darse cuenta de que en la física actual no sabemos lo que es la energía. No tenemos un modelo de energía formada por pequeñas gotas de tamaño definido. No es así. Sin embargo, hay fórmulas para calcular cierta cantidad numérica y cuando las sumamos todas siempre encontramos el mismo número».

Entonces, ¿qué es la energía? No me atrevería a dar una definición. Así que lo dejo en sus manos. El saber que no es algo fácil de definir o que no sabemos lo que es, era el fin de este post. Siga investigando.

Fuente: La enseñanza de la energía: una propuesta de debate para un replanteamiento global.