Menu

Central nuclear d'Isar, Alemanya

Piscina de combustible nuclear gastat

Turbina d'una central nuclear

Llei de la conservació de l'energia

Llei de la conservació de l'energia

En física, la llei de conservació de l'energia és una de les lleis de conservació més importants observades en la naturalesa. En la seva forma més estudiada i intuïtiva, aquesta llei estableix que, tot i que l'energia es pot transformar i convertir d'una forma a una altra, la quantitat total d'ella en un sistema aïllat no varia amb el temps.

No obstant això, en el seu sentit més general, no sembla correcte parlar de la llei, ja que en física hi ha nombroses lleis relatives a la conservació de la matèria (massa) i l'energia: conservació de la matèria, energia mecànica, energia de massa, la quantitat de moviment, moment angular, càrrega elèctrica, etc. Pel que en la literatura científica per a la definició adoptada és la de el principi de conservació de l'energia total (principi de conservació de l'energia), que inclouen totes les formes possibles d'energia, incloent cataractes (després d'Einstein), sinó també la massa i la quantitat de moviment

El principi també es compleix en el camp de la mecànica quàntica; de fet, el principi d'incertesa de Heisenberg temps-energia no té el mateix caràcter fonamental que la contrapart que involucra la posició i el moment, ja que un operador de temps (universal) no està definit en la mecànica quàntica.

No obstant això, la interpretació dels fenòmens termodinàmics en termes de mecànica estadística i la demostració de l'equivalència entre la calor i el treball i la seva constància en el temps, s'ha estès als fenòmens tèrmics el principi de conservació de l'energia fora de l'esfera estrictament mecànica. sempre que tingui en compte totes les formes en què pot produir energia.

Formes particulars de la llei de conservació de l'energia

Mecànica clàssica

En la mecànica newtoniana, es formula un cas especial de la llei de conservació de l'energia: la Llei de conservació de l'energia mecànica, que sona així: "L'energia mecànica total d'un sistema tancat de cossos, entre els quals només actuen les forces conservadores, roman constant. "

En poques paraules, en absència de forces dissipatives (per exemple, forces de fricció), l'energia mecànica no sorgeix del no-res i no pot desaparèixer enlloc.

En una central nuclear, per exemple, l'energia mecànica que acciona les turbines no es genera del no-res, ve de l'energia tèrmica continguda el vapor d'aigua. Prèviament, aquesta mateixa energia era energia interna dels àtoms, concretament, energia nuclear.

Llei de la conservació de l'energia en la termodinàmica

En termodinàmica, històricament, la llei de conservació es formula com el primer principi de la termodinàmica: "El canvi en l'energia interna d'un sistema termodinàmic durant la seva transició d'un estat a un altre és igual a la suma de la feina de les forces externes en el sistema i la quantitat de calor transferit a el sistema, i no depèn de la forma en què es realitza aquesta transició ". O alternativament: "La quantitat de calor rebuda pel sistema s'utilitza per canviar la seva energia interna i realitzar treballs contra forces externes."

La llei de conservació de l'energia, en particular, estableix que no hi ha màquines de moviment perpetu del primer tipus, és a dir, aquests processos són impossibles, l'únic resultat seria la producció de treball sense cap canvi en altres cossos.

Hidrodinàmica

A la hidrodinàmica d'un fluid ideal, la llei de conservació d'energia es formula tradicionalment en forma de l'equació de Bernoulli: la suma es manté constant al llarg de les línies de corrent.

Electrodinàmica

En electrodinàmica, la llei de conservació d'energia es formula històricament en forma de teorema de Poynting (de vegades també anomenat teorema de Umov - Poynting), que relaciona la densitat de l'flux d'energia electromagnètica amb la densitat de l'energia electromagnètica i la densitat de les pèrdues de Joule. En forma verbal, el teorema es pot formular de la següent manera: "Un canvi en l'energia electromagnètica tancada en un cert volum durant un cert interval de temps és igual a el flux d'energia electromagnètica a través de la superfície que limita un volum donat i la quantitat d'energia tèrmica alliberada en un volum donat presa amb el signe oposat. "

Óptica no lineal

En òptica no lineal, la propagació de radiació òptica (i generalment electromagnètica) en un medi es considera tenint en compte la interacció multicántica d'aquesta radiació amb la substància de l'mig. En particular, es dedica una àmplia gamma d'estudis als problemes de les trucades interaccions de tres i quatre ones en què interactuen tres o quatre quants de radiació, respectivament. Atès que cada acte individual d'aquesta interacció obeeix les lleis de conservació de l'energia i l'impuls, és possible formular relacions bastant generals entre els paràmetres macroscòpics de les ones que interactuen. Aquestes relacions es diuen relacions Manly-Rowe.

Mecànica relativista

En la mecànica relativista, s'introdueix el concepte d'un moment d'energia de 4 vectors (o només quatre moments). La seva introducció ens permet escriure les lleis de conservació de moment canònic i l'energia en una sola forma, que, a més, és Lorentz-covariant, és a dir, no canvia durant la transició d'un marc de referència inercial a un altre.

Relativitat general

A l'ésser una generalització de la teoria especial de la relativitat, la teoria general de la relativitat utilitza una generalització del concepte de quatre moments: el tensor d'energia-moment. La llei de conservació està formulada pel tensor d'energia-moment de el sistema.

En la teoria general de la relativitat, la llei de conservació de l'energia, estrictament parlant, es compleix només localment. Això es deu a el fet que aquesta llei és una conseqüència de la uniformitat de el temps, mentre que en la teoria general de la relativitat el temps és heterogeni i experimenta canvis depenent de la presència de cossos i camps en l'espai-temps. Cal assenyalar que amb un pseudotensor correctament definit de el moment d'energia de el camp gravitacional, és possible aconseguir la conservació de l'energia completa dels cossos i camps que interactuen gravitacionalment, incloent el gravitacional. No obstant això, en aquest moment no hi ha una forma universalment acceptada d'introduir l'energia de el camp gravitacional, ja que totes les opcions proposades tenen una o altra desavantatge. Per exemple,

Què és un element químic?
Què és un element químic?

Un element químic és una col·lecció d'àtoms amb la mateixa càrrega de nuclis atòmics. El nucli atòmic consta de protons i neutrons.

31 de març de 2020

Quins avantatges tenen les centrals nuclears?
Avantatges de les centrals nuclears

Descobreix els múltiples avantatges que ofereixen les centrals nuclears per generar electricitat des del punt de vista mediambiental i des del punt de vista econòmic.

11 de febrer de 2020

molècula
molècula

Definició de molècula. Quins tipus de molècula existeixen. Formació de les macromolècules. Característiques i models moleculars existents.

9 de febrer de 2020

Què és la termodinàmica?
Termodinàmica

La termodinàmica és la branca de la física clàssica que estudia les transformacions termodinàmiques induïdes per la calor i el treball en un sistema.

31 de març de 2020

Com es va descobrir la radioactivitat?
Com es va descobrir la radioactivitat?

La radioactivitat va ser descoberta per Becquerel de forma gairebé ocasional a l'realitzar investigacions sobre la fluorescència. Becquerel va descobrir que l'urani emetia espontàniament una radiació misteriosa.

28 de gener de 2020

Com es classifiquen els accidents nuclears?
Com es classifiquen els accidents nuclears?

Coneix com es classifiquen els accidents nuclears. Quins tipus de desastre nuclear possibles i quins criteris se segueixen per defnir la gravetat d'aquests successos.

24 de gener de 2020

Energia nuclear i sostenibilitat
L'energia nuclear des de la perspectiva de desenvolupament sostenible

L'energia nuclear és a dia d'avui una font de producció elèctrica que no produeix gasos d'efecte hivernacle i, a més, permet que les tarifes de la llum siguin barates.

9 de desembre de 2019

Ciberseguretat a les plantes nuclears
Seguretat cibernètica a les centrals nuclears

Un hipotètic atac informàtic a una central nuclear podria ser possible, però molt complicat i improbable. Els sistemes informàtics administratius i de gestió en una central nuclear es troben físicament separats d'aquells que s'encarreguen de les operacions.

9 de març de 2020

valoración: 3 - votos 1

Última revisió: 10 de febrer de 2020