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Conservación de la energía

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Conservación de la energía
La ley de la conservación de la
energía afirma que la cantidad total de
energía en cualquier sistema físico
aislado (sin interacción con ningún
otro sistema) permanece invariable con
el tiempo, aunque dicha energía puede
transformarse en otra forma de energía.
En resumen, la ley de la conservación
de la energía afirma que laenergía no
puede crearse ni destruirse, sólo se
puede cambiar de una forma a otra, por
ejemplo, cuando la energía eléctrica se
transforma en energía calorífica en un
calefactor.
En termodinámica, constituye en el
primer principio de la termodinámica
(la primera ley de la termodinámica).

Sistema mecánico en el cual se conserva la energía, para choque perfectamente elástico y
ausencia derozamiento.

En mecánica analítica, puede demostrarse que el principio de conservación de la energía es una consecuencia de que
la dinámica de evolución de los sistemas está regida por las mismas características en cada instante del tiempo. Eso
conduce a que la "traslación" temporal sea una simetría que deja invariante las ecuaciones de evolución del sistema,
por lo que el teorema de Noetherlleva a que existe una magnitud conservada, la energía.

Conservación de la energía y termodinámica
Dentro de los sistemas termodinámicos, una consecuencia de la ley de conservación de la energía es la llamada
primera ley de la termodinámica, la cual establece que, al suministrar una determinada cantidad de calor (Q) a un
sistema, esta cantidad de energía será igual a la diferencia delincremento de la energía interna del sistema (ΔU)
menos el trabajo (W) efectuado por el sistema sobre sus alrededores:

(ver Criterio de signos termodinámico)
Aunque la energía no se pierde, se degrada de acuerdo con la segunda ley de la termodinámica. En un proceso
irreversible, la entropía de un sistema aislado aumenta y no es posible devolverlo al estado termodinámico físico
anterior. Así unsistema físico aislado puede cambiar su estado a otro con la misma energía pero con dicha energía en
una forma menos aprovechable. Por ejemplo, un movimiento con fricción es un proceso irreversible por el cual se
convierte energía mecánica en energía térmica. Esa energía térmica no puede convertirse en su totalidad en energía
mecánica de nuevo ya que, como el proceso opuesto no es espontáneo, esnecesario aportar energía extra para que se
produzca en el sentido contrario.
Desde un punto de vista cotidiano, las máquinas y los procesos desarrollados por el hombre funcionan con un
rendimiento menor al 100%, lo que se traduce en pérdidas de energía y por lo tanto también de recursos económicos
o materiales. Como se decía anteriormente, esto no debe interpretarse como un incumplimiento delprincipio
enunciado sino como una transformación "irremediable" de la energía.

Conservación de la energía

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El principio en mecánica clásica
• En mecánica lagrangiana la conservación de la energía es una consecuencia del teorema de Noether cuando el
lagrangiano no depende explícitamente del tiempo. El teorema de Noether asegura que cuando se tiene un
lagrangiano independiente deltiempo, y por tanto, existe un grupo uniparamétrico de traslaciones temporales o
simetría, puede construirse una magnitud formada a partir del lagrangiano que permanece constante a lo largo de
la evolución temporal del sistema, esa magnitud es conocida como hamiltoniano del sistema. Si además, la
energía cinética es una función sólo del cuadrado de las velocidades generalizadas (o lo que esequivalente a que
los vínculos en el sistema sean esclerónomos, o sea, independientes del tiempo), puede demostrarse que el
hamiltoniano en ese caso coincide con la energía mecánica del sistema, que en tal caso se conserva.
• En mecánica newtoniana el principio de conservación de la energía, no puede derivarse de un principio tan
elegante como el teorema de Noether, pero puede comprobarse...