La conservación de la energía
Definición HECHO
En un sistema aislado — que no intercambia ni materia ni energía con el exterior — la energía total permanece constante.
No se crea ni se destruye. Se transforma, se desplaza, se reparte de otro modo.
Cambiar de forma, no de cantidad HECHO
| Transformación | Forma de partida | Forma de llegada |
|---|---|---|
| Caída de un cuerpo | Potencial gravitatoria | Cinética |
| Frenado | Cinética | Térmica |
| Combustión | Química | Térmica y radiante |
| Fotosíntesis | Radiante | Química |
El total sigue siendo el mismo en cada fila. Un péndulo ideal intercambia indefinidamente potencial y cinética; un péndulo real acaba por detenerse, no porque la energía desaparezca, sino porque se dispersa en calor hacia el aire y los ejes.
La palabra «aislado» hace todo el trabajo HECHO
En un sistema abierto la energía varía — y el balance sigue siendo exacto a condición de contar los intercambios:
ΔE=W+Q
La variación de energía del sistema es igual al trabajo recibido más el calor recibido. Es el primer principio de la termodinámica: la conservación, enunciada para un sistema que no está aislado.
Ampliar la frontera hasta englobar el exterior devuelve al caso aislado. La conservación nunca falla; solo exige que se declare qué se cuenta.
Masa y energía HECHO
La relación E=mc2 no contradice la conservación: extiende su dominio. La masa es una forma de energía entre otras, y es la energía total — masa incluida — la que se conserva.
En una reacción nuclear, parte de la masa de los reactivos reaparece como energía de radiación y de movimiento. Nada se pierde: el balance cierra en cuanto se cuenta la masa como energía.
De dónde viene esta ley HECHO
La conservación de la energía no es un hecho constatado y luego erigido en regla. El teorema de Noether muestra que a toda simetría continua de las leyes físicas corresponde una magnitud conservada.
La simetría en cuestión aquí es la invariancia por traslación en el tiempo: un experimento realizado hoy o mañana, en igualdad de condiciones, da el mismo resultado. De esa invariancia se deriva la conservación de la energía.
Resumen
La energía de un sistema aislado cambia de forma sin cambiar de cantidad, porque las leyes físicas no dependen de la fecha.