Ley de conservación de la energía
La ley de la conservación de la energía establece que la energía no puede crearse ni destruirse, sólo convertirse de una forma de energía a otra. Esto significa que un sistema siempre tiene la misma cantidad de energía, a menos que se añada desde el exterior. Esto es especialmente confuso en el caso de las fuerzas no conservativas, en las que la energía se convierte de energía mecánica en energía térmica, pero la energía global sigue siendo la misma. La única manera de utilizar la energía es transformar la energía de una forma a otra.
La cantidad de energía en cualquier sistema, entonces, está determinada por la siguiente ecuación:
[math]\displaystyle{ U_{T} = U_{i} + W + Q }[/math]
- [math]\displaystyle{ U_T }[/math] es la energía interna total de un sistema.
- [math]\displaystyle{ U_i }[/math] es la energía interna inicial de un sistema.
- [math]\displaystyle{ W }[/math] es el trabajo realizado por o sobre el sistema.
- [math]\displaystyle{ Q }[/math] es el calor añadido o eliminado del sistema.
También es posible determinar el cambio en la energía interna del sistema utilizando la ecuación: [math]\displaystyle{ \Delta U = W + Q }[/math]
Esto es también una afirmación de la primera ley de la termodinámica.
Aunque estas ecuaciones son extremadamente poderosas, pueden hacer difícil ver el poder de la afirmación. El mensaje que hay que extraer es que la energía no puede crearse de la nada. La sociedad tiene que obtener la energía de algún sitio, aunque hay muchos lugares furtivos de donde obtenerla (algunas fuentes son combustibles primarios y otras son flujos de energía primarios).
A principios del siglo XX, Einstein descubrió que incluso la masa es una forma de energía (lo que se denomina equivalencia masa-energía). La cantidad de masa está directamente relacionada con la cantidad de energía, tal y como determina la fórmula más famosa de la física:
[math]\displaystyle{ E = mc^{2} }[/math]
- [math]\displaystyle{ E }[/math] es la cantidad de energía de un objeto o sistema.
- [math]\displaystyle{ m }[/math] es la masa del objeto o sistema.
- [math]\displaystyle{ c }[/math] es la velocidad de la luz, aproximadamente [math]\displaystyle{ 3\times10^8 m/s }[/math].
Ver lecturas adicionales
- Primera ley de la termodinámica
- Energía interna
- Trabajo
- Calor
- Eficiencia de Carnot
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Para saber más sobre la física de la ley de conservación de la energía, consulte la hyperfísica o para saber cómo se relaciona con la química, consulte el wiki de química de la UC Davis.