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Conservación de energía

1847
  • Émilie du Châtelet
  • Julius Robert von Mayer
  • James Prescott Joule
  • Hermann von Helmholtz
Laboratorio del siglo XIX con físicos que estudian los principios de conservación de la energía.

A fundamental principle stating that the total energy of an isolated system remains constant over time. Energy can neither be created nor destroyed, only transformed from one form to another, such as from potential to kinetic energy. In classical mecánica, for systems with only conservative forces, the total mechanical energy [latex]E = T + V[/latex] is conserved.

La ley de conservación de la energía es uno de los principios más fundamentales y de aplicación universal en toda la ciencia. Su desarrollo abarcó siglos, evolucionando desde las primeras ideas sobre el movimiento hasta una formulación matemática precisa en el siglo XIX que unificó la mecánica, el calor y la química.

In the context of classical mechanics, the principle is most clearly seen in systems subject only to conservative forces, such as gravity or the force from an ideal spring. A force is conservative if the work it does on an object moving between two points is independent of the path taken. For such forces, a potential energy function [latex]V[/latex] can be defined. The work-energy theorem states that the net work done on an object equals the change in its kinetic energy, [latex]W_{net} = \Delta T[/latex]. For conservative forces, this work can be expressed as the negative change in potential energy, [latex]W_{cons} = -\Delta V[/latex]. Combining these gives [latex]\Delta T = -\Delta V[/latex], or [latex]\Delta T + \Delta V = \Delta(T+V) = 0[/latex]. This shows that the total mechanical energy, [latex]E = T + V[/latex], is a constant of motion.

When non-conservative forces like friction are present, mechanical energy is not conserved; it is typically dissipated as heat. However, the total energy of the isolated system, including this thermal energy, is still conserved. This broader principle is the First Law of Thermodynamics.

In the 20th century, Emmy Noether’s theorem provided a deeper understanding of this law. It showed that the conservation of energy is a direct mathematical consequence of a fundamental symmetry of the universe: the fact that the laws of physics do not change over time (time-translation invariance).

UNESCO Nomenclature: 2211
– Physics

Tipo

Derecho físico

Disrupción

Revolucionario

Utilización

Uso generalizado

Precursores

  • Concepto de vis viva (Gottfried Leibniz)
  • Estudios sobre el calor y el trabajo (Sadi Carnot, Émile Clapeyron)
  • Mecánica newtoniana
  • Galileo’s experiments with pendulums

Aplicaciones

  • generación de energía (presas hidroeléctricas, centrales térmicas)
  • termodinámica y diseño de motores
  • análisis de reacciones químicas (entalpía)
  • diseño de montaña rusa
  • Comprender los procesos metabólicos en biología

Patentes:

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