Principio de conservación de la energía

El principio de conservación de la energía, también llamado Primera Ley de la Termodinámica, establece que en un sistema aislado, la energía no puede ser creada o destruida, es decir, la energía total antes de la transformación es igual a la transformación total de energía.

Esta ley o principio se le acredita su descubrimiento a James Joule, a mediados del siglo XIX. Este principio hoy en día, y gracias a Albert Einstein, ya no es válido tal como lo descubrió Joule. Ahora se llama Principio de Conservación de la Masa y Energía. Luego veremos esto más ampliado y por qué. Ahora sigamos viendo nuestro principio.

En el caso de la energía mecánica se puede concluir que, en ausencia de rozamientos y sin intervención de ningún trabajo externo, la suma de las energías cinética y potencial permanece constante. Este fenómeno se conoce con el nombre de Principio de conservación de la energía mecánica.

Postulados de la conservación de la energía

  • Ni existe ni puede existir nada capaz de generar energía. (Un generador eléctrico no genera energía eléctrica, una energía de movimiento en el generador la transforma en eléctrica).
  • Ni existe ni puede existir nada capaz de hacer desaparecer la energía.
  • Si se observa que la cantidad de energía varía, siempre será posible atribuir esta variación a un intercambio de energía con algún otro cuerpo o con el medio circundante (por no ser un sistema aislado).

Sistema aislado

Según la Ley de conservación de la energía para cumplirse debe ser en un sistema aislado.

Un sistema aislado es aquel que no interactúa con su entorno en modo alguno. Tienen un comportamiento autónomo. Sobrevive en base a sus propios mecanismos de funcionamiento.

A continuación se encuentra un ejemplo de sistema aislado: Una pelota que rueda por el suelo, la pelota sola no obedece a la ley de conservación de la energía, ya que no está aislada del suelo. El suelo, de hecho, hace un trabajo sobre la pelota por fricción (rozamiento). Sin embargo, si consideramos la pelota y el suelo juntos, será un sistema aislado y entonces sí que se puede aplicar el principio de conservación de la energía. Fíjate que la pelota interactúa con su entorno, en ese caso con el suelo, pero el sistema pelota-suelo no tiene ninguna interacción con su entorno.

 

El universo es un sistema aislado, como no sabemos qué hay afuera de él, ni si hay un afuera de él, debemos suponer que el universo es un sistema aislado, en el que no ingresa ni sale materia o energía, sino que opera de manera independiente de su entorno.

El principio de conservación de la energía es muy importante en física, porque gracias a él, podemos establecer las ecuaciones que equivalen a la suma de las diferentes formas de energía dentro de un sistema (suma de energías = energía total), y por lo tanto podemos ser capaces de resolver las ecuaciones para la velocidad, la distancia, o algún otro parámetro que dependa de la energía. Luego veremos algunos ejercicios que se pueden resolver gracias a este principio.

Principio de conservación de la masa-energía

Lavoisier descubrió en 1789 que la masa ni se crea ni se destruye y que las masas involucradas en un cambio físico o químico permanecen constantes, en un sistema cerrado. Lavoisier metía en una cubeta cerrada varios materiales y los pesaba. Ahora los quemaba y volvía a pesarlos. El sistema pesaba lo misma antes que después de la combustión. Así estableció este principio llamado “El Principio de la Conservación de la Masa”.

En 1905 Albert Einstein combino ambos principios o leyes, la de la energía y la de la masa, y concluyó que bajo ciertas circunstancias, la masa y la energía pueden cambiar una por la otra y viceversa. De ahí viene su famosa fórmula:

E = mc2

La bomba atómica es un claro ejemplo de esta ley o principio. Una pequeña masa de uranio o plutonio puede convertirse en una gran cantidad de energía.

Entonces si la energía se puede convertir en masa ya no se cumple el principio de conservación de la energía. Einstein descubrió que en determinados casos no se no se cumple el principio de conservación de la energía.

El Principio quedaría de la siguiente forma:

“Mientras la masa y la energía pueden variar, en un sistema aislado, el total de ambas permanece constante”.

En la actualidad ya no se llama principio de la conservación de la energía, sino de la masa y energía.

FUENTES

Principio de conservación de la energía. La energía. http://newton.cnice.mec.es/newton2/Newton_pre/3eso/energia/conservacion.htm?3&1

¿Qué es la conservación de la energía? Trabajo y Energía. https://es.khanacademy.org/science/physics/work-and-energy/work-and-energy-tutorial/a/what-is-conservation-of-energy

Principio de conservación de la energía. Ciencias Naturales. http://www.areaciencias.com/fisica/principio-de-conservacion-de-la-energia.html

Equivalencia entre masa y energía. Wikipedia. https://es.wikipedia.org/wiki/Equivalencia_entre_masa_y_energ%C3%ADa

Conservación de la energía. Wikipedia. https://es.wikipedia.org/wiki/Conservaci%C3%B3n_de_la_energ%C3%ADa

Acerca del autor: LancerGroup

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