Principio de conservación de la energía

Te explicamos qué es el Principio de Conservación de la Energía, de qué manera actúa y algunos ejemplos prácticos de esta ley física.

¿Qué es el Principio de conservación de la energía?

El Principio de Conservación de la Energía o Ley de conservación de la energía, también conocido como el Primer principio de la termodinámica, establece que la cantidad total de energía en un sistema físico aislado (es decir, sin interacción alguna con otros sistemas) permanecerá siempre igual, excepto cuando se transforme en otros tipos de energía.

Esto se resume en el principio de que la energía en el universo no puede ni crearse ni destruirse, únicamente transformarse en otras formas de energía, como puede ser la energía eléctrica en energía calórica (así operan las resistencias) o en energía lumínica (así operan los bombillos). De allí que, al realizar ciertos trabajos o en presencia de ciertas reacciones químicas, la cantidad de energía inicial y final parecerá haber variado si no se tienen en cuenta sus transformaciones.

De acuerdo al Principio de Conservación de la Energía, al introducir en un sistema una cantidad de calor (Q) determinada, ésta será siempre igual a la diferencia entre el aumento de la cantidad de energía interna (ΔU) más el trabajo (W) efectuado por dicho sistema. De esa manera, tenemos la fórmula: Q = ΔU + W, de donde se desprende que ΔU = Q – W.

Este principio aplica también al campo de la química, pues la energía involucrada en una reacción química tenderá a conservarse siempre, al igual que la masa, excepto en los casos en que esta última se transforme en energía, como lo indica la famosa fórmula de Albert Einstein de E = m.c², donde E es energía, m es masa y c la velocidad de la luz. Esta ecuación es de suma importancia en las teorías relativistas.

La energía, entonces, no se pierde, como se ha dicho ya, pero sí puede dejar de ser útil para realizar un trabajo, conforme a la Segunda ley de la termodinámica: la entropía (desorden) de un sistema tiende al incremento a medida que transcurre el tiempo, es decir, los sistemas tienden irremediablemente al desorden.

La acción de esta segunda ley en concordancia con la primera es lo que impide que existan sistemas aislados que conserven su energía intacta para siempre (como el movimiento perpetuo, o el contenido caliente de un termo). Que la energía no puede crearse ni destruirse no significa que permanezca inmutable.

Ver también: Ley de Conservación de la Materia

Ejemplos del Principio de conservación de la energía

Supongamos que hay una niña sobre un tobogán, en reposo. Sobre ella actúa solo una energía potencial gravitatoria, por tanto su energía cinética es de 0 J. Al deslizarse tobogán abajo, en cambio, su velocidad aumenta y también su energía cinética, pero al perder altura, su energía potencial gravitatoria también disminuye. Finalmente, alcanza la velocidad máxima justo al final del tobogán, con su máximo de energía cinética. Pero su altura habrá disminuido y su energía potencial gravitatoria será de 0 J. Una energía se transforma en otra, pero la suma de ambas arrojará siempre la misma cantidad en el sistema descrito.

Otro ejemplo posible es el funcionamiento de un bombillo, que recibe una cantidad determinada de energía eléctrica al accionar el interruptor y la transforma en energía lumínica y en energía térmica, pues el bombillo se calienta. El monto total de energía eléctrica, térmica y lumínica es el mismo, pero se ha transformado de eléctrica en lumínica y térmica.