Conservación de la energía
La ley de la conservación de la energía constituye el primer
principio de la termodinamica y afirma que la cantidad total de
energía en cualquier sistema físico aislado (sin
interacción con ningún otro sistema) permanece invariable con el
tiempo, aunque dicha energía puede transformarse en otra forma de
energía.
En resumen, la ley de la conservación de la energía afirma que la
energía no puede crearse ni destruirse,
sólo se puede cambiar de una forma a otra.
Una consecuencia de la ley de conservación de la energía es la
llamada Primera Ley de la Termodinamica, la cual establece que, al
suministrar una determinada cantidad de energía térmica (Q) a un
sistema, esta cantidad de energía sera igual a la diferencia del
incremento de la energía interna del sistema (ΔU) menos el trabajo
(W) efectuado por el sistema sobre sus alrededores.
Aunque la energía no se pierde, se degrada de acuerdo con La Segunda Ley
de la Termodinamica: En un proceso
irreversible, la entropía de un sistema aislado aumenta y no es posible
devolverlo al estado termodinamico físico anterior.
Desde un punto de vista cotidiano, las maquinas y los procesos
desarrollados por el hombre funcionan con un rendimiento menor al 100%,lo que se traduce en pérdidas de energía y
por lo tanto también de recursos económicos o materiales. Como se decía anteriormente, esto no debe
interpretarse como un
incumplimiento del principio enunciado sino como una transformación
'irremediable' de la energía.
Conservación del Momento Lineal
La cantidad de movimiento, momento lineal, ímpetu o moméntum es
una magnitud física fundamental de tipo vectorial que describe el
movimiento de un cuerpo en cualquier teoría mecanica. En mecanica
clasica la cantidad de movimiento se define como el producto de la masa del cuerpo y su velocidad en un instante
determinado.
En mecanica newtoniana, la forma mas usual de introducir la
cantidad de movimiento como
el con las leyes de Newton.
No obstante, después del desarrollo de la física
moderna, esta manera de hacerlo no resultó la mas conveniente
para abordar esta magnitud fundamental. El defecto principal es que esta
definición newtoniana esconde el concepto inherente a la magnitud, que
resulta ser una propiedad de cualquier ente físico con o sin masa,
necesaria para describir las interacciones. Los modelos actuales consideran que
no sólo los cuerpos masicos poseen cantidad de movimiento,
también resulta ser un atributo de los campos
ylos fotones.
La cantidad de movimiento obedece a una ley de conservación, lo cual
significa que la cantidad de movimiento total de todo sistema cerrado (o sea
uno que no es afectado por fuerzas exteriores, y cuyas fuerzas internas no son
disipadoras) no puede ser cambiada y permanece constante en el tiempo.
En el enfoque geométrico de la mecanica
relativista la definición es algo diferente. Ademas, el
concepto de momento lineal puede definirse para entidades físicas como
los fotones o los campos electromagnéticos, que carecen de masa en
reposo.
Conservación del momento angular
El momento angular o momento cinético es una magnitud física
importante en todas las teorías físicas de la mecanica,
desde la mecanica clasica a la mecanica cuantica,
pasando por la mecanica relativista. Su importancia en todas ellas se debe a que esta relacionada con las
simetrías rotacionales de los sistemas físicos. Bajo ciertas
condiciones de simetría rotacional de los sistemas es una magnitud que
se mantiene constante con el tiempo a medida que el sistema evoluciona, lo cual
da lugar a una ley de conservación conocida como ley de conservación del momento angular. El
momento angular para un cuerpo rígido que rota
respecto a un eje, es laresistencia que ofrece dicho cuerpo a la
variación de la velocidad angular. En el Sistema Internacional de
Unidades el momento angular se mide en kg*m²/s
Esta magnitud desempeña respecto a las rotaciones un papel
analogo al momento lineal en las traslaciones. Sin
embargo, eso no implica que sea una magnitud exclusiva de las rotaciones; por
ejemplo, el momento angular de una partícula que se mueve libremente con
velocidad constante (en módulo y dirección) también se
conserva.
Conservación de la carga eléctrica
En concordancia con los resultados experimentales, el principio de
conservación de la carga establece que no hay destrucción ni
creación neta de carga eléctrica, y afirma que en todo proceso
electromagnético la carga total de un sistema aislado se conserva.
En un proceso de electrización, el
número total de protones y electrones no se altera, sólo existe
una separación de las cargas eléctricas. Por tanto, no hay
destrucción ni creación de carga
eléctrica, es decir, la carga total se conserva. Pueden aparecer cargas
eléctricas donde antes no había, pero siempre lo haran de
modo que la carga total del sistema permanezca constante.
Ademas esta conservación es local, ocurre en cualquier
región del espacio por pequeña que sea.La conservación de
la carga implica, al igual que la conservación de la masa, que en cada
punto del espacio se satisface una ecuación de continuidad que relaciona
la derivada de la densidad de carga eléctrica con la divergencia del
vector densidad de corriente eléctrica, dicha ecuación expresa
que el cambio neto en la densidad de carga dentro de un volumen prefijado es
igual a la integral de la densidad de corriente eléctrica sobre la
superficie que encierra el volumen, que a su vez es igual a la intensidad de
corriente eléctrica :
Esta propiedad se conoce como cuantización de la carga y el valor
fundamental corresponde al valor de carga eléctrica que posee el
electrón y al cual se lo representa como e. Cualquier carga q que exista
físicamente, puede escribirse como siendo N un número entero,
positivo o negativo.
Por convención se representa a la carga del electrón como -e, para el protón +e y para el
neutrón, 0. La física de partículas postula que la carga
de los quarks, partículas que componen a protones y neutrones toman
valores fraccionarios de esta carga elemental. Sin embargo, nunca se han observado quarks libres y el valor de su carga en
conjunto, en el caso del
protón suma +e y en el neutrón suma 0
