Energía: Características, Trabajo, Teoremas y Principios de Conservación

Características de la Energía

• La energía puede transferirse de un sistema a otro. También es posible almacenarla y transportarla.
• La energía está presente en toda transformación. Cuando dos sistemas interaccionan, intercambian energía provocando cambios en ambos sistemas y también en la propia energía.
• La energía puede manifestarse de dos maneras: energía cinética, que es la que posee un cuerpo por el hecho de estar en movimiento, y energía potencial, que es debida a las posiciones relativas que tienen los cuerpos dentro de los sistemas.
• La cantidad total de energía en una transformación se conserva.
• La energía ni se crea ni se destruye.
• La energía se degrada en los procesos de transformación, de manera que existen unas formas de energía que permiten un número mayor de transformaciones que otras.

Trabajo Realizado por una Fuerza Constante

Se define el trabajo realizado por una fuerza constante F que produce un desplazamiento sobre un cuerpo, como el producto de la componente de la fuerza sobre la dirección del desplazamiento por el módulo de desplazamiento.

Teorema de las Fuerzas Vivas

El trabajo realizado por la fuerza resultante que actúa sobre un cuerpo se emplea en variar su energía cinética.

Fuerzas Conservativas

Se llaman fuerzas conservativas a aquellas, como la gravitatoria y la elástica, cuyos trabajos se pueden expresar como la diferencia de una función que solo depende de la posición. El trabajo que realizan estas fuerzas al desplazar un cuerpo entre dos puntos solo depende de esos puntos y no del camino seguido al desplazar el cuerpo desde un punto a otro.

Principio de Conservación de la Energía Mecánica

Si las únicas fuerzas que actúan sobre un cuerpo son conservativas, la energía mecánica del cuerpo se mantiene constante. E_m = 0.

Equivalencia entre Calor y Trabajo

El calor y el trabajo son medidas de transferencias de energía en procesos asociados a diferencia de temperaturas o a desplazamientos producidos por fuerzas. En este sentido, son equivalentes.

Calor Específico

El calor específico es la cantidad de energía transferida a la unidad de masa de una sustancia para que aumente su temperatura 1 K. Se mide en J/Kg·K.

Calor Latente

El calor latente de un cambio de estado es la energía transferida a la unidad de masa de una sustancia para que pase de un estado a otro a la temperatura del cambio de estado y a una presión constante. Se mide en J/kg.

Equilibrio Térmico

Cuando dos cuerpos a distinta temperatura se ponen en contacto, al cabo de cierto tiempo las temperaturas se igualan, finalizando el intercambio energético que se produce entre ambos. En ese momento los cuerpos alcanzan el equilibrio térmico.