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 la energía no se crea ni se destruye, solo se transforma,[1]​ por ejemplo, cuando la energía eléctrica se transforma en energía térmica en un calefactor.[2]

En termodinámica, constituye el primer principio de la termodinámica (la primera ley de la termodinámica).

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 Noether lleva a que existe una magnitud conservada, la energía.

La conservación de la energía puede demostrarse rigurosamente mediante el teorema de Noether como consecuencia de la simetría de traslación del tiempo continuo; es decir, a partir del hecho de que las leyes de la física no cambian con el tiempo.

Una consecuencia de la ley de conservación de la energía es que no puede existir una máquina de movimiento perpetuo del primer tipo, es decir, ningún sistema sin un suministro de energía externo puede entregar una cantidad ilimitada de energía a su entorno.[3]​ Para los sistemas que no tienen simetría de traslación temporal, puede no ser posible definir la conservación de la energía. Algunos ejemplos son los espacios-tiempo curvos en la relatividad general[4]​ o los cristales de tiempo en la física de la materia condensada.[4]​.[5][6][7][8]

Los filósofos de la antigüedad, como Tales de Mileto (550 a. C.), ya tenían indicios de la conservación de una sustancia subyacente de la que está hecho todo. Sin embargo, no hay ninguna razón especial para identificar sus teorías con lo que hoy conocemos como "masa-energía" (por ejemplo, Tales pensaba que era el agua). Empédocles (490-430 a. C.) escribió que en su sistema universal, compuesto por cuatro raíces (tierra, aire, agua y fuego), nada nace ni perece,[9]​ sino que estos elementos sufren una continua reordenación. Por su parte, Epicuro (c. 350 a. C.) creía que todo el universo estaba compuesto por unidades indivisibles de materia -el antiguo precursor de los "átomos"- y también tenía cierta idea de la necesidad de la conservación, afirmando que la suma total de las cosas fue siempre tal como es ahora, y así seguirá siendo siempre.[10]


El Sistema mecánico en el cual se conserva la energía, para choque perfectamente elástico y ausencia de rozamiento.
Máquina de Joule para medir el equivalente mecánico del calor. Un peso descendente sujeto a una cuerda hace quegire una paleta sumergida en agua