el escéptico (Primavera 1999) 57
F
uera del campo científico, la palabra
energía ha sido tan explotada, tan ter-
giversado y cargado de fantasía ha si-
do su significado, que el profano tiene a
menudo una idea imprecisa o equivocada
del concepto que denota ese término. Por
ejemplo, no son pocas las personas que su-
ponen que el fuego o la electricidad son for-
mas de la energía
−
no lo son, ya lo explica-
ré
−
y muchas creen de buena fe que existen
la energía vital o la mental. Con frecuencia,
la palabra energía se emplea en forma can-
dorosa, como una entidad omnipotente,
para explicar cualquier hecho o creencia. A
los embaucadores que utilizan las pseu-
dociencias de mala fe, la omnipotencia de
dicha palabra les resulta sumamente útil,
ya que, para una buena cantidad de perso-
nas, ese término encierra un contenido
misterioso e inasible. Nada más lejos de la
realidad; el concepto de energía es tan defi-
nido y comprensible como los de hexágono,
mensualidad, soneto o distancia; todos
ellos, entes inmateriales que a nadie pare-
cen esotéricos.
En este artículo, trataré de hacer igual-
mente tangible y preciso el concepto de
energía, despojándolo de todo carácter má-
gico o misterioso, y trataré de mostrar que
un hecho tan habitual como levantar un
trasto para depositarlo en un estante y un
objeto tan simple como una palanca sirven
de punto de partida para establecer el filtro
por el cual deberá pasar cualquier ente que
pretenda acreditar su identidad como ener-
gía. Espero que no me cueste mucho traba-
jo... He dicho trabajo, atribuyendo a esta
palabra uno de los conceptos que denota
en la vida diaria, pero en adelante lo usaré
con mayor precisión, asignándole el signifi-
cado que tiene este término en el lenguaje
científico.
Trabajo
Imagine el lector que tiene que levantar del
suelo y apoyar sobre una mesa un cubo de
agua. Para lograrlo, tendrá que realizar una
fuerza igual al peso del balde y su conteni-
do, por ejemplo, 8 kilogramos (8 kg). Desde
ya, el kilogramo puede servirnos como uni-
dad para medir una fuerza.
1
Considere
ahora que, en lugar del cubo mencionado,
tuviera que levantar un cajón de 40 kg. Se-
guramente, no lograría hacerlo con el mis-
mo esfuerzo... ¿No podría? Sí; podría. Todo
el mundo sabe que una fuerza se puede
multiplicar mediante una palanca adecua-
da; cualquiera de nosotros lo ha hecho mu-
chas veces en su vida, sea para levantar un
cajón o para destapar una botella de cerve-
za. Lo que muchos no han advertido, pro-
bablemente, es que esa multiplicación de la
fuerza tiene un precio.
Mediante la palanca empleada para
levantar el cajón (Figura 1), a partir de una
fuerza de 8 kg, aplicada en el extremo de la
izquierda, se puede obtener una cinco ve-
ces mayor, 40 kg, suficiente para levantar
el cajón
−
no representado en la figura)
−
que
se ha sujetado al extremo de la derecha; pe-
ro para que la segunda fuerza se desplace,
por ejemplo, 30 cm, elevando el cajón, la
primera
−
la aplicada a la izquierda
−
debe
recorrer un espacio cinco veces más gran-
de: 1,50 m.
La palanca no es el único recurso de es-
ta clase. Otros dispositivos mecánicos
−
tor-
nos, aparejos, engranajes, etcétera
−
permi-
ten multiplicar una fuerza cuanto se quie-
ra; ningún principio físico se opone a ello.
Desmitificando la energía
ANTONIO S
.
FRUMENTO
Figura 1
1
La palabra kilogramo y el símbolo kg aquí
empleados son los de uso en la vida corriente.
En física, tienen otro significado. En el sistema
internacional la unidad de fuerza es el newton
(N): 1 N = 0,981 kg de la vida corriente.
Si quienes invocan la ‘energía vital’, la ‘energía mental’ y
la ‘energía positiva’ o ‘negativa’ no se refieren al concepto físico
de energía y no definen el significado particular que asignan a ese
término, lo mismo daría que dijesen ‘abracadabra’ o ‘serendipity’
Pero no todo es beneficio: lo que se gana en
fuerza se pierde en espacio. Si la fuerza se
multiplica por cinco, el espacio se divide
por el mismo número y el producto de
ambas magnitudes
−
fuerza x espacio
−
se
mantiene constante. En nuestro ejemplo
del cajón se cumple:
8 kg x 1,50m = 40 kg x 0,30 m = 12 kgm
Y lo mismo ocurre en todo proceso mecá-
nico. Por ser ese producto constante, esta
simple operación de multiplicar tiene una
especial importancia en física. Por ese mo-
tivo, se le ha puesto un nombre: el produc-
to de la intensidad de una fuerza por el
espacio recorrido por ella en su misma
dirección se llama trabajo.
2
El trabajo es medible. Como la intensi-
dad de la fuerza, se puede expresar en kilo-
gramos y el espacio que recorre, en metros,
el trabajo se puede medir en kilográmetros
(kgm).
3
Un kilográmetro es el trabajo que
realiza una fuerza de 1 kg al desplazarse
una distancia de 1 m. Por ejemplo, si al-
guien eleva a 3 m de altura un cuerpo de
15 kg, realiza un trabajo de 45 kgm. La
noción de trabajo constituye el punto de
partida del concepto de energía.
Hasta aquí no hay nada misterioso,
¿verdad? El hecho de que elevar un cuerpo
de cierto peso a cualquier altura cueste
cierto trabajo
−
peso x altura
−
es algo bien
tangible y, como veremos, tiene poderes
desmitificadores. Advierto que voy a afe-
rrarme de modo empedernido a este con-
cepto
−
elevar un cuerpo de cierto peso a de-
terminada altura
−
y aconsejo al lector que
haga lo mismo si no quiere ser estafado por
energías falsas.
Concepto de energía
Cuando se eleva un cuerpo de cierto peso G
(Figura 2, I) a determinada altura aquél
cambia de estado
4
−
cambia su posición
−
y,
desde la nueva altura, se lo puede dejar
caer al nivel inicial (Figura 2, II). En ese ca-
so, su peso, que es una fuerza, se desplaza
a lo largo de la misma distancia que reco-
rrió al ascender; por lo tanto efectúa traba-
jo: el mismo que hubo que realizar para ele-
varlo. Es decir, por haber sido situado a
cierta altura, el cuerpo queda en condicio-
nes de efectuar trabajo. En primera aproxi-
mación, llamaré energía a esa capacidad de
realizar trabajo. En virtud de esta defini-
ción (provisoria), la energía se mide por el
trabajo que el cuerpo
−
o el sistema de que
se trate
−
puede realizar y se puede emplear
para ello la misma unidad de medida: el ki-
lográmetro.
La energía que contiene un cuerpo como
consecuencia de la altura a que está situa-
do se llama energía potencial gravitatoria.
Es evidente que si el cuerpo no desciende a
la misma altura inicial, sino a otra, el espa-
cio que recorre la fuerza
−
el peso del cuer-
po
−
resulta diferente y el trabajo realizado,
distinto del anterior. En consecuencia, no
se puede determinar de antemano cuánto
trabajo puede realizar
−
cuánta energía
contiene
−
un cuerpo o un sistema que se
halla en un estado, sin conocer a qué otro
estado pasará, así como es imposible cal-
cular cuánto tendrá que caminar una per-
sona que se encuentra en un lugar sin
conocer el destino de su viaje. Sólo se pue-
de medir cuánta energía gana o pierde un
sistema
−
cuánto trabajo recibe o efectúa
−
al pasar de un estado a otro. Por lo tanto,
mejor que hablar de energía
−
a secas
−
es
definir la diferencia de energía entre dos es-
tados de un sistema.
5
Se llama diferencia
de energía entre dos estados de un sistema
al trabajo que éste puede realizar al pasar
del primer estado al segundo.
Y llego al final de esta sección sin que
hayan aparecido, hasta ahora, la magia, el
misterio ni la omnipotencia de la energía.
¿De acuerdo?
El mismo contenido
en diferentes envases
¿Qué ocurre si el cuerpo que caía choca
con un plano rígido y en él se detiene (Figu-
ra 2, III)? En ese caso, la fuerza
−
su peso
−
deja de desplazarse y ya no efectúa más
trabajo. Parecería que la capacidad inicial
de realizarlo, parte de la energía que poseía
el cuerpo, ha desaparecido. Pero no es así:
en el momento del choque, al cesar el movi-
miento, se produce calor Q. Si ese calor se
transfiere íntegramente a una máquina
58
(Primavera 1999)
el escéptico
Figura 2
2
Esta definición sólo es válida si la fuerza se
desplaza en su misma dirección y sentido. Este
es el único caso utilizado en las explicaciones.
3
En el sistema internacional, la unidad de tra-
bajo es el julio (J): 1 J = 0,102 kgm.
4
Se llama estado de un sistema al conjunto de
todas sus propiedades.
5
En el ámbito científico, es muy habitual decir
energía dando por sentado que se entiende dife-
rencia de energía. El mismo criterio adopto en
este articulo para evitar en lo posible un len-
guaje sobrecargado.
adecuada, ésta podría reali-
zar el mismo trabajo inicial,
elevando un cuerpo de igual
peso a la misma altura. Ese
tipo de transformación es lo
que hacían las máquinas de
vapor que aportaron su
contribución a la revolución
industrial: convertir calor
en trabajo. En consecuen-
cia, el calor constituye una
forma de la energía y se
puede medir en kilográme-
tros, aunque es más habi-
tual medirlo en calorías.
En general, cuando un
cuerpo se quema, se combi-
na con oxígeno
−
lo cual
constituye una transformación química
−
y
se desprende calor, que, como acabo de ex-
plicar, es una forma de la energía. En este
caso, el sistema ha perdido energía a causa
de una transformación química. Es habi-
tual llamar energía química a la energía
que gana o pierde un sistema al sufrir una
transformación química. El estallido de la
pólvora que dispara una bala verticalmente
hacia arriba es una transformación quími-
ca que ocurre con desprendimiento de
energía. Una parte de ella aparece como ca-
lor, el resto realiza el trabajo de elevar la
bala
−
su peso
−
hasta la altura máxima que
alcanza el disparo. Como cualquier otra
forma de la energía, la química se puede
medir en kilográmetros, aunque es más ha-
bitual hacerlo en calorías. Dicho de paso, la
llama que se produce al quemarse un cuer-
po está formada por gases
−
y a menudo só-
lidos
−
incandescentes. La llama tiene peso;
está formada por materia. El fuego no es
una forma de la energía; la energía es el ca-
lor que se desprende en la combustión.
Cuando funciona un motor eléctrico ali-
mentado por una pila, la electricidad circu-
la por él como si fuese una corriente de
agua que mueve la rueda de un molino. Si
el motor está provisto de un tambor ade-
cuado para enrollar un hilo del que pende
un cuerpo (Figura 3), al pasar las cargas
por el motor y ponerlo en marcha, pueden
elevar el cuerpo suspendido. Dado que el
pasaje de la corriente puede provocar la
elevación de un cuerpo de cierto peso a
cierta altura, las cargas debieron llegar al
motor con una capacidad de realizar traba-
jo, es decir, con una cantidad de energía,
que perdieron al pasar por aquél. La ener-
gía que transporta una corriente eléctrica
se llama habitualmente energía eléctrica.
6
Nótese que la electricidad circula por el
motor, pero, al igual que el agua del moli-
no, no desaparece; vuelve a la pila, donde
una transformación química le suministra
nuevamente la energía necesaria para ha-
cer funcionar el motor. Como se ve, la elec-
tricidad no es una forma de la energía. Una
cosa es la electricidad y otra
la energía eléctrica, así como
el agua es una cosa y otra la
energía hidráulica
−
energía
potencial gravitatoria
−
que
contiene cuando se acumu-
la, retenida por una represa.
La energía eléctrica, como la
de cualquier otra clase, se
puede medir en kilográme-
tros o en cualquier otra uni-
dad de energía, de acuerdo
con su equivalencia.
La energía puede presen-
tarse en otras formas ade-
más de las mencionadas,
por ejemplo, la radiante, pe-
ro ninguna de tales formas
es más misteriosa que las que he explicado.
Lo importante es que todas ellas pueden
realizar trabajo y transformarse en energía
potencial gravitatoria elevando un cuerpo
de cierto peso a determinada altura.
Siempre el mismo contenido, aunque en
diferentes envases.
Llega a su fin esta sección y la magia, el
misterio o la omnipotencia de la energía to-
davía no aparecen; para mejor, la energía
sigue siendo medible. ¿De acuerdo?
Conservación de la energía
De conformidad con lo visto hasta aquí, las
diferentes formas de la energía pueden
transformarse unas en otras, pero, dentro
del campo de la física clásica, la energía no
se crea ni se aniquila.
7
Si en un sistema
desaparece una cantidad de una forma de
energía, aparece en el mismo una cantidad
equivalente de otra forma o de cualquier
forma en otro sistema, y viceversa. En to-
dos los casos, es posible imaginar un re-
curso que permita aprovechar esa energía
para elevar un cuerpo de cierto peso a de-
terminada altura. (Sí; soy consciente de
que ya he repetido esto varias veces. Lo es-
toy haciendo con la intención de destacar
su importancia.)
Envases vacíos
con distintas etiquetas
La energía no es fuerza ni fuego ni electrici-
dad. Menos aún es un ente misterioso o un
fluido inmaterial con ciertos poderes. Quizá
se podría decir que sólo es una propiedad
de un cuerpo o un sistema físico en un de-
terminado estado: la capacidad de realizar
trabajo si pasa a otro estado. Nótese que
ningún cuerpo o sistema puede transferir o
recibir energía sin modificar alguna o va-
Figura 3
6
Un sistema de cargas eléctricas también puede
contener energía sin necesidad de circular en
forma de corriente.
7
En el campo de la física moderna, la energía
puede aparecer o desaparecer, pero al mismo
tiempo se aniquila o aparece, respectivamente,
una cantidad de materia. Esto no invalida lo
explicado, sólo nos obligaría a hablar de mate-
ria-energía en lugar de energía aisladamente.
Las cosas se harían más complicadas, pero na-
da de lo dicho cambiaría.
el escéptico (Primavera 1999) 59
rias de sus propiedades.
Sobre la base de lo explicado, lo más
simple para decidir si algo no es energía es
tener en consideración lo siguiente:
1. Si no es posible imaginar un proce-
so por el cual, al disminuir una su-
puesta forma de la energía, se logre
elevar un cuerpo de cierto peso a cier-
ta altura, no se puede afirmar que el
supuesto ente es energía.
2. Si algo no es medible en kilográme-
tros
−
o cualquiera de las otras unida-
des, de acuerdo con sus equivalen-
cias
−,
no es energía
La llamada energía vital es el nombre de
un envase vacío. Los rayos y destellos que,
representando la energía vital, dieron vida
en la ficción al hombre de Frankenstein en
la realidad lo habrían dejado achicharrado.
Nunca se ha verificado la existencia de
la llamada energía
vital. Jamás ha
logrado alguien ele-
var un cuerpo a
cierta altura me-
diante esa energía.
Nadie la ha ha me-
dido en kgm ni en
ninguna otra uni-
dad según su equi-
valencia. Los únicos
tipos de energía
comprobados hasta ahora en los seres
vivos son los aquí explicados
−
energía me-
cánica, química, eléctrica, calor
−
u otros
debidamente definidos en física.
También la energía mental es la etiqueta
de un envase vacío. No se conoce ningún
fenómeno que la justifique. Téngase pre-
sente que el electroencéfalograma no regis-
tra energía, sino potenciales eléctricos.
Aunque éstos no aparecerían si no se pro-
dujesen en el encéfalo procesos energéti-
cos, se sabe muy bien que la energía que
participa en ellos es en su mayor parte quí-
mica y eléctrica y, en menor escala, de
otros tipos bien definidos; no la supuesta
energía mental.
Quienes creen en las levitaciones
−
eleva-
ción de un cuerpo de cierto peso a cierta
altura sin la participación de un agente físi-
co conocido
−
podrían argüir que tales fenó-
menos son precisamente la mejor prueba
de la existencia de la energía mental. Esta
afirmación choca con dos inconvenientes:
1. Jamás se ha probado en forma fide-
digna la producción de una levitación.
Mal puede constituir la prueba de una
afirmación un hecho no comprobado.
2. Pero, aun si alguna levitación se hu-
biese probado fehacientemente, ese so-
lo hecho no sería prueba de que la
energía necesaria para producirla hu-
biera provenido del cerebro de perso-
na(s) y menos aún de su(s) mente(s).
Por último, carece totalmente de sentido
hablar de energías positivas o negativas.
8
Un sistema no puede poseer una cantidad
negativa de energía, así como un vaso no
puede contener un
volumen negativo
de agua. Lo que
puede ser positivo o
negativo es la dife-
rencia de energía
entre dos estados
de un sistema: po-
sitiva si gana ener-
gía y negativa si la
pierde.
Si quienes invo-
can tales clases de energías no se refieren
al concepto físico de energía y no definen el
significado particular que asignan a ese
término, lo mismo daría que dijesen abra-
cadabra o caliburtán. Pero los embaucado-
res no usan estas palabras. Energía es más
carismática.
Antonio S. Frumento
es profesor de Biofísica de
la Universidad Autónoma de Barcelona.
60
(Primavera 1999)
el escéptico
8
En física, puede usarse, por convención, el sig-
no + para el trabajo que realiza un sistema y el
signo - para el trabajo que recibe o viceversa.
Eso no significa que exista la energía negativa.
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Los rayos y destellos que,
representando la ‘energía
vital’, dieron vida en la ficción
al hombre de Frankenstein
en la realidad lo habrían
dejado achicharrado