La conservación de la energía (I). Ni se crea, ni se destruye

6 de septiembre de 2016

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Bruno Henríquez

 

La energía ni se crea ni se destruye, solo se transforma

La ciencia trabaja con los llamados principios de conservación y este conocimiento, de aplicación diaria en la técnica y la investigación ha llegado al nivel popular en forma de frases hechas.
Hay una frase que se repite y que tomamos como un dogma o una verdad que no se discute: La energía no se crea ni se destruye, solo se transforma.
La repetimos a diario y se utiliza tanto en los procesos de cálculo como en el lenguaje cotidiano y no siempre se le da la interpretación con que la han enunciado los físicos.
En general aceptamos que el mundo que nos rodea tiene una existencia material y que la materia se conserva, o sea que la cantidad de materia que se utiliza en una reacción o proceso se conserva, sigue siendo la misma aunque su forma o estado cambie, esta es una de las bases de las reacciones químicas y de los procesos en que se manipula materia en la industria o en la sociedad.
Un ejemplo claro de conservación de la materia en el saber popular aparece en un cuento del Libro de los ejemplos del conde Lucanor y de Patronio donde ante el juez comparecen un sastre acusado de estafa y un cliente que alega no haber sido complacido. El indignado cliente narra que cuando le encargó una caperuza al sastre con un paño de tela que llevaba, le preguntó si con él podía hacerle una caperuza y el sastre le dijo que sí, pero el ambicioso cliente al ver que sobraría algo de paño le preguntó al sastre si le podía hacer dos, a lo que el sastre contestó también que sí, en ese regateo se acordó que el sastre haría con el paño 5 caperuzas por el mismo precio de una, el cliente pagó y al ir recoger el encargo se encontró con cinco caperuzas pequeñas que no se podían usar en la cabeza, de ahí que se sintiera engañado. El juez falló a favor del sastre porque el cliente nunca específico el tamaño de las caperuzas. Pero este caso antiguo y recogido en la cultura ancestral de la humanidad se repite cuando se roba material en la confección de cualquier producto o los diseños no se ajustan a los requerimientos para los cuales se asignó el recurso.
O sea que no siempre es posible hacer más con menos, pues no se cumplen con las especificaciones que garanticen la calidad aparte de no poder sacar materia de donde no la hay.
Así la conservación de la materia es conocida tanto técnica y científicamente como en el vivir cotidiano.
El agua que entra por el extremo de la manguera es igual a la que sale, la corriente eléctrica que llega a un nodo es igual a la que sale de él.
Ahora en cuanto a la energía, aunque nos parezca que lo conocemos es posible que pasemos por alto algunas cosas en el proceso de la transformación.
Así que volvamos al principio:

“La energía ni se crea ni se destruye, solo se transforma”.

Entonces nos preguntamos ¿cómo se produce?, ¿cómo es que se gasta si no se destruye?, ¿cómo se pierde? y en fin ¿qué cosa es la energía?
El concepto de energía aunque viene de la física se usa en casi todas las ramas del saber y en las formas de comunicación de los humanos, al extremo que se puede llegar a interpretar de manera equivocada o contradictoria.
Así se encuentra que se actúa con energía cuando está presente la determinación y las acciones se realizan de manera rápida y eficiente. De ahí que se considere enérgico no solo al canon de la acción eficiente, sino también a la violencia aunque su resultado sea destructivo.
Cuando un carácter es impositivo y la personalidad de un individuo lo lleva tomar posiciones que no va a cambiar, ya sea por convencimiento o por empecinamiento, se dice que es enérgico.
En estos casos no referidos a lo medible, cuantificable y calculable, hablar de conservación no procede porque el término es usado la mayoría de las veces en un sentido figurado, aunque muchas personas no lo entiendan así.
La concepción científica de la energía se aviene más a la representación de la capacidad que tiene un sistema de realizar trabajo, cambios y transformaciones en el medio y sobre sí mismo.
La capacidad de un sistema de realizar trabajo se puede medir, calcular o estimar a partir del conocimiento que se tenga del sistema que puede ser desde una partícula, una máquina simple, o un grupo de cuerpos hasta un dispositivo complejo como una maquinaria o un sistema abierto como una estrella, la atmósfera o los mares del planeta.
La energía se puede transformar. Pero lo que primero observamos es que se manifiesta de diferentes maneras, ya sea como movimiento del aire, desprendimiento de calor, evaporación, emisión de luz, generación de ruido o de electricidad. Todos los fenómenos en los que la materia manifieste cambios presentan formas diferentes de la energía. El resultado en un sistema cualquiera en el que ocurre un cambio es que la suma de las distintas formas de energía resultantes es igual a la energía inicial del sistema.
Usando esta propiedad de la transformación de la energía y su conservación se puede calcular cuanta energía generar o aprovechas en un sistema para obtener los cambios que se necesitan.

 

 

Por ejemplo en un sistema que trabaje con energía hidráulica aprovechando la caída de un salto de agua de una altura determinada, se puede aprovechar la energía potencial que tiene el agua a mayor altura y utilizar la energía de su caída para generar electricidad, o mover las ruedas de un molino, cuando la pendiente es suave la energía que se obtiene es a partir del movimiento de la corriente natural del río como hacían desde hace mucho tiempo las ruedas hidráulicas que ya funcionaban en la edad media. Si se crean embalses y se producen saltos de agua a gran altura con un flujo controlado se puede generar electricidad de una manera confiable, segura y constante. En este caso se ha transformado movimiento en electricidad, o mejor dicho energía de movimiento en energía eléctrica que se sirve a los usuarios en la forma de un sistema de distribución de un tensión comercial constante.
También se podría haber analizado como la energía en el entorno sigue distintos caminos y a veces en su transformación la aprovechamos y otras veces nos causa molestias, algunas veces no disponemos de los dispositivos para que realicen trabajo para nosotros y otras lo usamos de manera ineficiente.

 

 

La pregunta es si en el entorno hay tanta energía y solo se transforma ¿por qué resulta caro producir la energía y por qué existen las crisis energéticas, los apagones o la escasez de combustible afecta a la sociedad?
Pero aunque la energía se conserva porque se transforma en otra manifestación, vemos que los sistemas a los que se le suministra energía, si no se les sigue suministrando se detienen. Eso es porque parte de la energía se degrada, se disipa en forma de calor debido a la fricción.
¿Existirá algún aparato que siga trabajando sin suministrarle energía?, en el siguiente artículo de esta serie acerca de la conservación de la energía y los llamados sistemas disipativos.