La energía y la potencia están estrechamente relacionadas pero no son la misma cantidad física. La energía es la capacidad de provocar un cambio; la potencia es la velocidad a la que se mueve la energía, o se utiliza.
Energía
La energía es la capacidad de crear un cambio, por ejemplo, crear movimiento. Las tareas (como levantar una caja) requieren una cantidad de energía para completarse. Una pila tendrá una cantidad determinada de energía; lo mismo ocurrirá con una cantidad determinada de combustible, como los alimentos.
La unidad básica de energía es el julio. Esto significa que una tarea, como levantar una caja en la figura 1, requiere un determinado número de julios independientemente de la rapidez con la que se levante la caja.
Potencia
La potencia es la rapidez con la que se utiliza o transmite la energía: la potencia es la cantidad de energía dividida por el tiempo que se tardó en utilizarla. Su unidad es el vatio, que es un julio por segundo de energía utilizada. Una sierra circular consumirá una cierta cantidad de energía para funcionar, y la rapidez con la que se extrae la energía de una batería determina la duración de su energía almacenada.
- P es la potencia media de salida, medida en vatios (W)
- ΔEsys es el cambio neto de energía del sistema en julios (J) – también conocido como trabajo.
- Δt es la duración – cuánto tiempo dura el uso de la energía – medido en segundos (s)
Multiplicando un valor de potencia y el periodo de tiempo durante el que se utiliza se obtiene una cantidad de energía. Por eso un kilovatio es una unidad de potencia, pero un kilovatio-hora (1 kilovatio por 1 hora) es una unidad de energía.
Las tareas (como levantar una caja) requieren una cierta cantidad de energía (un cierto número de julios), pero cuanto más rápido se realice la tarea (cuanto menor sea el Δt), más potencia se necesita (más vatios).
Motores vs. tanques de gasolina
El motor de un coche determina la potencia que puede ejercer (se trata de una potencia mecánica que suele valorarse en caballos, en contraposición a la potencia térmica que es la velocidad a la que quema la gasolina), mientras que la cantidad de gasolina en el tanque de gas determina la energía de la que dispone el motor. Cuanto mayor sea la cantidad de gasolina, más tiempo podrá funcionar el motor sin quedarse sin energía. Cuanto más potencia utilice el motor (como cuando se conduce a gran velocidad o se acelera), menos durará la energía química disponible en la gasolina. Aquí tienes una página sobre trucos para mejorar el ahorro de combustible.
Condensadores frente a baterías
Los condensadores suelen tener un poco de energía que se puede descargar con bastante rapidez. Este corto tiempo significa que pueden tener una potencia bastante alta, incluso con una baja cantidad de energía almacenada (esto es útil con los flashes de las cámaras, por ejemplo). Las baterías, en cambio, contienen mucha más energía que un condensador, pero descargan esa energía mucho más lentamente, lo que significa que tienen una potencia menor.
Una analogía con los recipientes de agua
La figura 2 muestra una taza con una pequeña cantidad de agua que se vierte rápidamente y una jarra con una mayor cantidad de agua que se vierte más lentamente. La taza está suministrando más agua en una cantidad determinada de tiempo, pero la cantidad total de agua suministrada será menor que la de la jarra. La analogía es que la taza tiene mayor potencia, pero menor energía. La jarra libera menores cantidades de líquido durante un periodo de tiempo más largo. La analogía continúa con la jarra que tiene menor potencia pero mayor energía. La jarra libera toda su agua (energía) muy rápidamente. Por el contrario, la jarra retiene mucha más agua (energía), aunque no la pierda rápidamente.