2. Necesidad de energía (I)

Desde el funcionamiento de un ordenador, una máquina de vapor o el movimiento de un animal, hasta la misma vida de las plantas, todo funciona con energía.

2.1. Los seres vivos y la máquina de vapor 

¿Sabes cómo funciona un ser vivo? En realidad no funcionan de forma muy diferente a una máquina de vapor. Observemos primero el funcionamiento de una máquina de vapor.

La máquina necesita energía para funcionar y la obtiene de la materia inorgánica (carbón en este caso). En la combustión del carbón, que se produce en el hogar de la locomotora que ves en la imagen, reaccionan el oxígeno (O₂) del aire con el carbono (C). Se obtiene así dióxido de carbono (CO₂), que se libera al aire junto con energía en forma de calor:

C + O₂ = CO₂ + energía

Pero este calor liberado por el carbón cuando se combina con el oxígeno del aire no se convierte directamente en trabajo útil. Antes sufre una serie de transformaciones que, de forma muy simplificada, son las siguientes.

1º) El calor, transportado por los humos calientes, se hace pasar por unos tubos (señalados en la figura 3 en rojo y naranja).

2º) Estos tubos atraviesan la parte de la caldera que está llena de agua y se enfrían al ceder ese calor al agua. El agua, debido al calor que ha obtenido de los gases, aumenta su temperatura, transformándose en vapor, hasta alcanzar los 100ºC. Este vapor queda almacenado en la parte superior de la caldera. Los humos, una vez que han perdido gran parte de su energía calorífica, se expulsan por la chimenea. 

3º) Cuando el maquinista abre la válvula (señalada con el nº 1 en la figura 3) por medio de la manivela (2), el vapor sale en dirección al motor. Este vapor se vuelve a hacer pasar por el interior de los conductos de humo superiores (3), consiguiéndose así un vapor seco y muy caliente, (en rojo en la imagen). El vapor seco obtenido, con su energía correspondiente, se dirige al cilindro de la máquina a través del tubo de gran sección.

El vapor sobrecalentado va después a un mecanismo distribuidor (como el que se puede ver en la animación). Durante un cierto tiempo el vapor a alta presión se inyecta por la parte derecha del cilindro, a la vez que la parte izquierda se pone en comunicación con la atmósfera. Esto produce en el lado derecho del pistón una presión mucho más elevada que en el lado izquierdo, desplazando el pistón hacia la izquierda. Este movimiento se transmite a la rueda por medio de la biela, que lo transforma en un movimiento circular y produce así el movimiento de la máquina.

Podemos concluir esta descripción del funcionamiento de la máquina de vapor con la reflexión de que la misma, como obra humana, tiene una sutil semejanza con los seres vivos:

1) Consume materia prima.

2) Obtiene energía por medio de una combustión.

3) Emplea esa energía en realizar sus funciones.

4) Genera desechos.

Sin embargo, la diferencia entre los seres vivos y la máquina se hace patente en el momento de la utilización de la energía obtenida:

1º) La máquina consume energía sólo para su funcionamiento.

2º) Los seres vivos consumen energía en la realización de funciones vitales mucho más complicadas como la nutrición, la relación con el medio y con otros seres vivos, y la reproducción, que asegura la perpetuación de la especie.

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