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¿Cuáles son las 4 propiedades fundamentales de la energía?

marzo 17, 2022
¿Cuáles son las 4 propiedades fundamentales de la energía?

¿Cuál de las siguientes es la mejor definición de energía?

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En física, las interacciones fundamentales, también conocidas como fuerzas fundamentales, son las interacciones que no parecen ser reducibles a interacciones más básicas. Se sabe que existen cuatro interacciones fundamentales:[1] las interacciones gravitacional y electromagnética, que producen importantes fuerzas de largo alcance cuyos efectos pueden verse directamente en la vida cotidiana, y las interacciones fuerte y débil, que producen fuerzas a distancias subatómicas minúsculas y rigen las interacciones nucleares. Algunos científicos plantean la hipótesis de que podría existir una quinta fuerza, pero estas hipótesis siguen siendo especulativas[2][3][4].

Cada una de las interacciones fundamentales conocidas puede describirse matemáticamente como un campo. La fuerza gravitatoria se atribuye a la curvatura del espaciotiempo, descrita por la teoría general de la relatividad de Einstein. Las otras tres son campos cuánticos discretos, y sus interacciones están mediadas por partículas elementales descritas por el Modelo Estándar de la física de partículas[5].

Propiedades de una fuente de energía ideal

En termodinámica, la relación termodinámica fundamental son cuatro ecuaciones fundamentales que demuestran cómo cuatro cantidades termodinámicas importantes dependen de variables que pueden controlarse y medirse experimentalmente. Por lo tanto, son esencialmente ecuaciones de estado, y utilizando las ecuaciones fundamentales, los datos experimentales pueden ser utilizados para determinar cantidades buscadas como G o H.[1] La relación se expresa generalmente como un cambio microscópico en la energía interna en términos de cambios microscópicos en la entropía, y el volumen para un sistema cerrado en equilibrio térmico de la siguiente manera.

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Aquí, U es la energía interna, T es la temperatura absoluta, S es la entropía, P es la presión y V es el volumen. Esta relación se aplica a un cambio reversible, o a un cambio en un sistema cerrado de temperatura y presión uniformes a composición constante[2].

Ésta es sólo una expresión de la relación termodinámica fundamental. Puede expresarse de otras maneras, utilizando diferentes variables (por ejemplo, utilizando potenciales termodinámicos). Por ejemplo, la relación fundamental puede expresarse en términos de entalpía como

Fuentes de energía

¿Cuáles son las propiedades fundamentales, es decir, todas las cantidades medibles que no se derivan de nada más? Muchas magnitudes son derivadas, por ejemplo, el área es la longitud al cuadrado, la velocidad es la longitud por unidad de tiempo, la fuerza es la masa por la aceleración (que es la velocidad por unidad de tiempo), etc. Incluso la temperatura puede considerarse una magnitud derivada (una medida de la energía cinética por unidad de masa, que equivale a la velocidad al cuadrado).

Creo que hay que tener cuidado con la “fundamentalidad” de las cantidades en lo que respecta a la medición frente a las propiedades. Lo que llamamos una cantidad base no equivale ni connota necesariamente la cantidad con una propiedad fundamental. Usted mismo señala que la temperatura es un concepto complicado cuando se somete a examen.

Una cantidad física es algo físico que se puede medir de alguna manera y que luego cuantificamos. La elección de esas unidades es arbitraria y suele tener mucho que ver con la historia (aunque eso está a punto de cambiar). La lista de cuatro “propiedades” que has dado está mejor redactada como unidades de base y si hablas de unidades de base, tienes siete como las que da el SI: metro, kilogramo, segundo, amperio, Kelvin, mol y candela.

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¿Se puede almacenar la energía?

En física, la energía es la propiedad cuantitativa que debe transferirse a un cuerpo o sistema físico para realizar un trabajo sobre el mismo, o para calentarlo. La energía es una cantidad que se conserva; la ley de conservación de la energía establece que ésta puede convertirse en forma, pero no crearse ni destruirse. La unidad de medida en el Sistema Internacional de Unidades (SI) de la energía es el julio, que es la energía transferida a un objeto por el trabajo de moverlo una distancia de un metro contra una fuerza de un newton.

Las formas más comunes de energía son la energía cinética de un objeto en movimiento, la energía potencial almacenada por la posición de un objeto en un campo de fuerzas (gravitacional, eléctrico o magnético), la energía elástica almacenada al estirar objetos sólidos, la energía química liberada cuando se quema un combustible, la energía radiante transportada por la luz y la energía térmica debida a la temperatura de un objeto.

La masa y la energía están estrechamente relacionadas. Debido a la equivalencia masa-energía, cualquier objeto que tenga masa cuando está parado (llamada masa en reposo) también tiene una cantidad equivalente de energía cuya forma se llama energía en reposo, y cualquier energía adicional (de cualquier forma) adquirida por el objeto por encima de esa energía en reposo aumentará la masa total del objeto al igual que aumenta su energía total. Por ejemplo, después de calentar un objeto, su aumento de energía podría medirse en principio como un pequeño aumento de masa, con una escala suficientemente sensible.

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