Unidades de energía: ¿Cómo pasar de kWh a J, cal y kcal?
Introducción a las unidades de energía
Como vimos en artículos anteriores referidos a la energía, tales como el de Características de la energía, esta magnitud puede definirse de la siguiente manera:
La energía es la capacidad de producir cambios, tanto físicos como químicos.
Muchas veces podemos encontrar una definición más técnica:
La energía es la capacidad de producir un trabajo.
En este artículo, analizaremos una parte fundamental de este gran tema: las unidades de energía. Como sabemos, las unidades tienen una enorme importancia en las ciencias naturales. En el campo de la medicina, la nutrición, la ingeniería y muchas otras disciplinas, el estudio de la energía se hace imposible si no conocemos correctamente en qué unidades se está midiendo. Por otro lado, a veces ciertas unidades son evidentemente más útiles que otras cuando hablamos de distintos campos de estudio.
Veamos, una por una, cuáles son las unidades de energía más útiles:
Las unidades de la energía
El joule (o julio), simbolizado como “J”.
El joule es la unidad de energía del Sistema Internacional[note]definida técnicamente como “newton por metro”[/note]. Su símbolo es “J” y se suele utilizar en el campo de la física como una de las unidades de energía más comunes.
Es interesante ver que, como todas las unidades, el joule presenta múltiplos y submúltiplos. Lo que se encuentra comúnmente en la vida cotidiana es el “kilojoule” (representado por el símbolo “kJ”). Un kilojoule es igual a 1000 joules, es decir:
\( 1 kJ = 1000 J \)
¿Cómo hacemos para pasar de J a kJ? Es muy sencillo mediante la aplicación de la regla de tres simple. Veamos el siguiente ejemplo:
- ¿Cuántos kJ corresponden a 8500 J?
Para poder hacerlo, planteamos una regla de tres simple tal como observamos a continuación:
Como vemos, para resolver una regla de tres, debemos multiplicar cruzado y dividir por el valor que se encuentra en frente de la equis.
La caloría, simbolizada como “cal”.
La caloría es la unidad más utilizada (junto con sus múltiplos y submúltiplos) en el campo de la termodinámica y la nutrición. Seguramente te sonará familiar, pues el valor energético de los alimentos suelen presentarse en “kilocalorías (kcal)”, que corresponde a un múltiplo de la caloría, exactamente igual a 1000 cal. Es decir:
\( 1 kcal = 1000 cal \)
En este punto, es importante mencionar que la unidad “kilocaloría” es equivalente a la llamada “Caloría” (con C mayúscula), cuyo símbolo es “Cal”. Algunos autores la llaman “Caloría Grande”. Podemos entonces establecer la relación: \( 1 kcal = 1 Cal = 1000 cal\)
Para pasar de calorías a joules, se utiliza la siguiente equivalencia:
\( 1 cal = 4,185 J \)
Veamos un ejemplo de cómo pasar calorías a joules:
- ¿A cuántos J corresponden 250 cal?
Aplicamos regla de tres simple mediante la equivalencia mencionada anteriormente.
Para pasar kcal a J, procedemos de forma similar teniendo en cuenta la siguiente equivalencia:
\( 1 kcal = 4185 J \)
De tal forma, una kcal es igual a 4,185 kJ, es decir:
\( 1 kcal = 4,185 kJ \)
El kilowatt-hora, representado como “kWh”
El kilowatt-hora es una unidad muy utilizada en las facturas de consumo de energía eléctrica domiciliaria o industrial. Muchos confunden el kilowatt-hora con el kilowatt, lo cual representa un gran error, puesto que el kilowatt-hora es una unidad de energía mientras que el kilowatt es una unidad de potencia.
Para saber por qué las empresas prefieren colocar esta unidad antes que el joule, veamos ante todo la equivalencia entre amabas:
\( 1 kWh = 3 600 000 J \)
Por ejemplo:
- ¿A cuántos joules corresponden 300 kWh, que puede llegar a ser el consumo eléctrico promedio en un hogar?
Como vemos, aplicando regla de tres simple obtenemos el módico número de ¡mil ochenta millones de joules! ¿Se imaginan si utilizáramos a los joules como unidad de medida en nuestras boletas? ¡Sería un gran problema poder leerlos fácilmente!
Estas son las tres unidades de energía más comunes, aunque existen otros que veremos en diferentes artículos de física.
Más unidades de energía.
Aprovechamos este artículo para mostrarles otras unidades de energía comunes:
La energía es como el combustible que hace que las cosas sucedan en el mundo a nuestro alrededor. Ya sea que estemos corriendo, encendiendo una bombilla o cocinando nuestra comida, todo requiere energía. Pero, ¿cómo medimos esa energía? Bueno, usamos diferentes unidades para hacerlo, y aquí te presento algunas de las más importantes:
Caloría: Empecemos con la caloría. Esta es una medida de energía que usamos para describir cuánta energía nos proporciona la comida que comemos. Cuando ves la cantidad de calorías en una etiqueta de alimentos, te está diciendo cuánta energía obtendrás de comer esa comida.
Caloría grande (Cal): Ahora, imagina una Caloría con “C” grande. Es igual a 1000 calorías pequeñas. Es como si la caloría se vistiera con un traje elegante y se hiciera más grande. Es importante saber esto porque a veces vemos las calorías escritas con “C” grande, especialmente cuando hablamos de la energía que usamos en nuestra casa.
Joule: Cambiemos de marcha a otra unidad de energía: el joule. El joule es la unidad de la energía en el Sistema Internacional. A menudo lo usamos para hablar sobre la energía en situaciones diferentes, como cuánta energía se necesita para levantar algo pesado o para hacer funcionar una máquina. La relación, como hemos visto antes, es: 1 cal = 4,18 J
Kilojoule: ¿Recuerdas el prefijo “kilo” que significa mil? Bueno, el kilojoule es igual a 1000 joules. Es útil cuando necesitamos hablar sobre grandes cantidades de energía, como cuánta energía quema una persona cuando corre una maratón.
Kilovatio-hora (kWh): Esta es una medida que usamos mucho en nuestras casas para medir cuánta energía usamos. Piensa en ello como la cantidad de energía que usas cuando dejas encendida una bombilla de 100 vatios durante 10 horas. Es una forma práctica de entender cuánta energía gastamos en nuestras actividades diarias. Podemos definirla, como dijimos antes, según 1 kWh = 3.600.000J
Electronvoltio: Por último, tenemos el electronvoltio. Es una medida de energía muy pequeña que usamos en la física, especialmente cuando hablamos sobre cosas muy pequeñas, como partículas subatómicas. Es como el pequeño héroe que nos ayuda a entender el mundo invisible a nuestro alrededor. Un electrónvoltio es la cantidad de energía que un electrón gana cuando se mueve a través de un campo eléctrico de un voltio. Se define la relación 1 eV = 1,602e−19 joules.
En resumen, estas unidades nos ayudan a entender cuánta energía usamos, ya sea para alimentarnos, iluminar nuestras casas o explorar los secretos del universo. Entender estas unidades es importante porque nos permite ser conscientes de cómo usamos y conservamos la energía en nuestras vidas diarias.
Actividades
1. ¿A cuántos kWh corresponden 90 000 joules? [expand title=”Haz click aquí para ver la respuesta y su resolución” swaptitle=”Haz click aquí para comprimir”]
Teniendo en cuenta que 1 kWh corresponde a 3 600 000 J, establecemos una simple regla de tres simple y obtenemos que 90 000 J corresponden a 0,025 kWh. [/expand]
2. ¿A cuántos kWh corresponden 180 000 000 J? [expand title=”Haz click aquí para ver la respuesta y su resolución” swaptitle=”Haz click aquí para comprimir”]
Teniendo en cuenta que 1 kWh corresponde a 3 600 000 J, establecemos una simple regla de tres simple y obtenemos que 180 000 000 J corresponden a 50 kWh. [/expand]
3. Convierte las siguientes unidades de energía:
- 2,45 kWh a J.
- 2.690 cal a J.
- 5.400.000 cal a kWh
- 34.520 J a kcal
[expand title=”Haz click aquí para ver las respuestas” swaptitle=”Haz click aquí para comprimir”]
- 2,45 kWh a J. Rta: 8.820.000 J
- 2690 cal a J. Rta: 11.262,49 J
- 5.400.000 cal a kWh Rta: 6,28 kWh
- 34.520 J a kcal Rta: 8,25 kcal
[/expand]
Ensamble de Ideas – Copyright MMXXII