Transformación de energía
La transformación de energía , también conocida como conversión de energía , es el proceso de cambiar la energía de una forma a otra. En física , la energía es una cantidad que proporciona la capacidad de realizar un trabajo (por ejemplo, levantar un objeto) o proporciona calor . Además de convertirse, según la ley de conservación de la energía , la energía es transferible a un lugar u objeto diferente, pero no puede crearse ni destruirse.
La energía en muchas de sus formas puede ser utilizada en procesos naturales, o para brindar algún servicio a la sociedad como calefacción, refrigeración , iluminación o realizando trabajos mecánicos para operar máquinas. Por ejemplo, para calentar una casa, el horno quema combustible, cuya energía potencial química se convierte en energía térmica , que luego se transfiere al aire de la casa para elevar su temperatura.
Las conversiones a energía térmica de otras formas de energía pueden ocurrir con una eficiencia del 100%. [1] [ fuente autopublicada? ] La conversión entre formas de energía no térmicas puede ocurrir con una eficiencia bastante alta, aunque siempre hay algo de energía disipada térmicamente debido a la fricción y procesos similares. A veces, la eficiencia está cerca del 100%, como cuando la energía potencial se convierte en energía cinética cuando un objeto cae en el vacío. Esto también se aplica al caso contrario; por ejemplo, un objeto en una órbita elípticaalrededor de otro cuerpo convierte su energía cinética (velocidad) en energía potencial gravitatoria (distancia del otro objeto) a medida que se aleja de su cuerpo principal. Cuando llegue al punto más lejano, invertirá el proceso, acelerando y convirtiendo la energía potencial en cinética. Dado que el espacio es casi un vacío, este proceso tiene una eficiencia cercana al 100%.
La energía térmica es única porque no se puede convertir en otras formas de energía. Solo se puede usar una diferencia en la densidad de la energía térmica/calórica (temperatura) para realizar el trabajo, y la eficiencia de esta conversión será (mucho) menor al 100%. Esto se debe a que la energía térmica representa una forma de energía particularmente desordenada; se distribuye al azar entre muchos estados disponibles de una colección de partículas microscópicas que constituyen el sistema (se dice que estas combinaciones de posición y momento para cada una de las partículas forman un espacio de fase ). La medida de este desorden o aleatoriedad es la entropía., y su característica definitoria es que la entropía de un sistema aislado nunca disminuye. No se puede tomar un sistema de alta entropía (como una sustancia caliente, con una cierta cantidad de energía térmica) y convertirlo en un estado de baja entropía (como una sustancia de baja temperatura, con la energía correspondientemente más baja), sin que esa entropía vaya a otra parte. (como el aire circundante). En otras palabras, no hay forma de concentrar la energía sin distribuirla en otro lugar.
La energía térmica en equilibrio a una temperatura dada ya representa la máxima igualación de energía entre todos los estados posibles [2] porque no es completamente convertible a una forma "útil", es decir, una que puede hacer algo más que afectar la temperatura. La segunda ley de la termodinámica.establece que la entropía de un sistema cerrado nunca puede disminuir. Por esta razón, la energía térmica en un sistema puede convertirse en otros tipos de energía con eficiencias cercanas al 100% solo si la entropía del universo aumenta por otros medios, para compensar la disminución de entropía asociada con la desaparición de la energía térmica. y su contenido de entropía. De lo contrario, solo una parte de esa energía térmica puede convertirse en otros tipos de energía (y, por lo tanto, en trabajo útil). Esto se debe a que el resto del calor debe reservarse para ser transferido a un depósito térmico a una temperatura más baja. El aumento de entropía de este proceso es mayor que la disminución de entropía asociada a la transformación del resto del calor en otros tipos de energía.
