Ley de la conservación de la energía


La ley de la conservación de la energía es el primero de los principios que rigen dentro de la termodinámica. También está contemplada dentro de los ámbitos de la mecánica analítica y de la química (en este último caso, al analizar las características de una reacción química se ratifica que hay una conservación de masa y de energía). El denominado teorema de Noether, en tanto, resulta muy apropiado para demostrar cómo se conserva la energía teniendo en cuenta que, a lo largo del tiempo, no experimentan variaciones las leyes de la física.

Este postulado establece que es posible la transformación de la energía a medida que transcurre el tiempo pero no cambia la cantidad o el nivel total de dicha energía propia de sistemas aislados (los cuales no interactúan con otros sistemas).

No es posible generar ni romper energía, sostiene la ley de la conservación de la energía, pero sí ocurre la transformación de una modalidad a otra.

Se despliegan múltiples opciones frente a esta realidad. Más allá de no modificarse en cantidad aunque debido a determinadas reacciones químicas o pruebas puede surgir la sensación de alguna diferencia hacia el final del proceso, la energía existente en el universo va mutando. Es imposible crearla o destruirla, pero sí hay chances de ver cómo la energía eléctrica puede convertirse en energía lumínica o térmica, por ejemplo. Al respecto vale indicar que el funcionamiento de las lamparitas o bombillas que empleamos para iluminar ambientes es atractivo de estudiar porque, con solo apretar un interruptor, es posible activar un circuito, justamente, de energía eléctrica que deriva en energía térmica y lumínica.

Más aplicaciones de la ley de la conservación de la energía

A continuación describiremos más aplicaciones de la ley de la conservación de la energía porque abundan los ejemplos prácticos que dan cuenta de la importancia y la utilidad de este principio.

Un equipo que funciona a base de un motor de combustión interna, por citar una posibilidad, reúne energía mecánica y, a partir del combustible, energía química. Las máquinas térmicas, por agregar otra referencia ilustrativa, se caracterizan por ceder y dar calor a fin de transformarlo en trabajo. Así, entonces, se consigue que la energía térmica derive en otras modalidades de energía.

El listado de ejemplos abarca incluso a los refrigeradores, un recurso muy utilizado a diario en millones de negocios y hogares para mantener a bajas temperatura a productos alimenticios por medio de una transferencia de energía térmica. Algo similar ocurre con los acondicionadores de aire y las bombas de calor. La energía química, por otra parte, llega a ser almacenada por baterías y pilas que, al convertirla en energía eléctrica, garantizan el funcionamiento de una enorme cantidad de objetos: desde juguetes y hasta artículos de decoración o electrodomésticos.

El primer principio de la termodinámica se focaliza en la conservación de la energía, marcando que en un intercambio de calor entre sistemas no variará la energía interna.

Conceptos fundamentales sobre energía

Hay múltiples conceptos fundamentales sobre energía que conviene tener presentes antes de profundizar los saberes en cuanto a qué y cómo es la conservación de la misma.

En primer lugar, de la mano de la teoría podemos saber (o recordar) que se describe como energía a la capacidad que llega a desplegar una cierta fuerza a fin de llevar a cabo un trabajo o una acción.

Todo fenómeno físico, como lo es la caída de un elemento desde una altura determinada, está regido por el principio de conservación de la energía.

Los tipos de energía son un montón: junto a las variedades citadas líneas arriba conviven la energía potencial, la energía nuclear, la energía radiante, la energía hidroeléctrica y la energía geotérmica, entre otras.

Principios vinculados a la ley de la conservación de la energía

Al centrar la atención en principios que están vinculados a la ley de la conservación de la energía recobran visibilidad y trascendencia, en primer lugar, las leyes de la termodinámica.

Al inicio de este artículo mencionamos al primer principio de la termodinámica, pero tampoco hay que perder de vista al principio cero (asociado a la temperatura), al segundo principio de la termodinámica (focalizado en la entropía) ni al tercer principio de la termodinámica (conocido, asimismo, como postulado de Nernst).

De seguir acumulando referencias se llega hasta la mecánica, campo en el cual son valiosas las leyes de Newton (ley de inercia, ley fundamental de la dinámica y principio de acción y reacción) y la ley de Hooke (la cual resulta aplicable a cuerpos elásticos considerando el límite de elasticidad, siendo una herramienta vital en ingeniería, mecánica molecular y sismología, por ejemplo).

La conservación de la energía también pasa por el compromiso individual y social para gastar la menor posible de energía sin resignar confort, apostando en este marco por la eficiencia energética.

El principio de conservación del momento lineal, así como el principio de conservación del momento angular, también se conectan con el postulado de la conservación de la energía.

La ley de Ohm (cuyo contenido gira en torno a circuitos eléctricos), la ley de Faraday (imprescindible a la hora de generar electricidad), la ley de Lenz (entendida como un corolario del principio de conservación de la energía pero adaptado a la inducción electromagnética) y las ecuaciones de Maxwell (donde se engloba la base principal de la conservación de la carga eléctrica) se encuentran igualmente hermanadas en algún punto con la ya nombrada ley de conservación de la energía que tantas implicancias va teniendo dentro de la física moderna.

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