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Energía

Este artículo está sobre la cantidad física. Para otras aplicaciones, vea Energía (desambiguación).

En física y otro ciencias, energía (de Griego ἐνέργεια - energeia, “actividad, operación”, de ἐνεργός - energos, “activo, trabajando”[1]) es a escalar cantidad física ésa es una característica de objetos y de sistemas que es conservada por la naturaleza. La energía se define a menudo como la capacidad de hacer trabajo.

Varias diversas formas de energía, incluyendo cinético, potencial, termal, gravitacional, energía sana, energía ligera, elástico, electromágnetico, producto químico, nuclear, y masa se han definido para explicar todos los fenómenos naturales sabidos.

La energía es convertido a partir de una forma a otra. Este principio, conservación de la energía, primero fue postulado en el diecinueveavo siglo temprano, y se aplica a cualesquiera sistema aislado. Según Teorema de Noether, la conservación de la energía es una consecuencia del hecho que los leyes de la física no cambian en un cierto plazo.[2]

Aunque la energía total de un sistema no cambia con tiempo, su valor puede depender de marco de la referencia. Por ejemplo, un pasajero asentado en un aeroplano móvil tiene la energía cinética cero concerniente al aeroplano, pero energía cinética diferente a cero concerniente a la tierra.

Contenido

Historia

Artículos principales: Historia de la energía y Timeline de la termodinámica, de los mecánicos estadísticos, y de los procesos al azar

El concepto de la energía emergió fuera de la idea de viva del vis, que Leibniz definido como el producto de la masa de un objeto y de su velocidad ajustó; él creyó que el viva total del vis fue conservado. Para explicar retardarse debido a la fricción, Leibniz demandó que el calor consistió en el movimiento al azar de los componentes de la materia - una visión compartida cerca Isaac Newton, aunque sería más que un siglo hasta que esto estaba generalmente aceptado. En 1807, Jóvenes de Thomas era el primer para utilizar el término “energía”, en vez de viva del vis, en su sentido moderno.[3] Gustave-Gaspard Coriolis descrito “energía cinética“en 1829 en su sentido moderno, y en 1853, Guillermo Rankine acuñó el término “energía potencial. “Fue discutido por algunos años si la energía fuera una sustancia ( calórico) o simplemente una cantidad física, por ejemplo ímpetu.

La energía tiene muchas diversas formas. Cinéticas, sanas, nucleares y eléctricas son las formas principales.

Él[la citación necesitó] unió todos estos leyes en los leyes de termodinámica, que ayudó en el desarrollo rápido de explicaciones de procesos químicos usando el concepto de la energía cerca Rudolf Clausius, Josiah Willard Gibbs y Walther Nernst. También condujo a una formulación matemática del concepto de entropía por Clausius, y a la introducción de leyes de energía radiante por Jožef Stefan.

Durante una conferencia 1961[4] para los estudiantes de estudiante en California Institute of Technology, Richard Feynman, un profesor celebrado de la física y Laureado Nobel, dijo esto sobre el concepto de la energía:

“ Hay un hecho, o si usted desea, una ley, gobernando los fenómenos naturales que se saben hasta la fecha. No hay excepción sabida a esta ley - es exacta nosotros sabe hasta ahora. Se llama la ley conservación de la energía; indica que hay cierta cantidad, que llamamos la energía que no cambia en los cambios mul'tiples que la naturaleza experimenta. Eso es una idea más abstracta, porque es un principio matemático; dice que hay una cantidad numérica, que no cambia cuando sucede algo. No es una descripción de un mecanismo, o cualquier cosa concreta; es justo un hecho extraño de que podemos calcular un cierto número, y cuando acabamos el mirar de la naturaleza pasa con sus trucos y calcula el número otra vez, es igual. ”

—Las conferencias de Feynman en la física[4]

Desde 1918 se ha sabido que la ley de conservación de la energía es la consecuencia matemática directa del simetría de translación de la cantidad conjugación a la energía, a saber tiempo. Es decir, la energía se conserva porque los leyes de la física no distinguen entre diversos momentos del tiempo (véase Teorema de Noether).

Energía en varios contextos desde el principio del universo

El concepto de la energía y de sus transformaciones es útil en explicar y predecir la mayoría de los fenómenos naturales. dirección de transformaciones en la energía (qué clase de energía se transforma a lo que la otra clase) se describe a menudo cerca entropía (la energía igual se separó entre todo disponible grados de libertad) las consideraciones, puesto que todas las transformaciones de la energía se permiten en la práctica en una escala pequeña, solamente ciertas transformaciones más grandes no se permiten porque es estadístico inverosímil que la energía o la materia se moverá aleatoriamente en más formas concentradas o espacios más pequeños.

El concepto de la energía se utiliza a menudo en todos los campos de la ciencia.

Las transformaciones de la energía en en un cierto plazo el universo son caracterizadas por varias clases de energía potencial que ha estado disponible desde Explosión grande, más adelante el estar “lanzó” (transformado a tipos más activos de energía tales como energía cinética o radiante), cuando un mecanismo que acciona está disponible.

Los ejemplos familiares de tales procesos incluyen el decaimiento nuclear, en el cual se lanza la energía que “fue almacenada originalmente” en isótopos pesados (por ejemplo uranio y torio), cerca nucleosynthesis, un proceso que utiliza en última instancia la energía potencial gravitacional lanzó del derrumbamiento gravitacional de supernovas, para almacenar energía en la creación de estos elementos pesados antes de que él fuera incorporado en la Sistema Solar y la tierra. Esta energía se acciona y se lanza en nuclear bombas de la fisión. En un proceso más lento, el calor del decaimiento nuclear de estos átomos en la base de la tierra lanza el calor, que alternadamente puede levantar las montañas, vía orogénesis. Esta elevación lenta representa una clase de almacenamiento de energía potencial gravitacional de la energía térmica, que se puede lanzar a la energía cinética activa en derrumbamientos, después de un acontecimiento que acciona. Los terremotos también lanzan la energía potencial elástico almacenada en rocas, un almacén que se ha producido en última instancia de las mismas fuentes de calor radiactivas. Así, según la actual comprensión, los acontecimientos familiares tales como derrumbamientos y los terremotos lanzan la energía que se ha almacenado pues energía potencial en el campo gravitacional o la tensión elástico (energía potencial mecánica) de la tierra en rocas; pero antes de esto, representa la energía que se ha almacenado en átomos pesados desde que el derrumbamiento de estrellas largo-destruidas creó estos átomos.

En otra cadena similar de las transformaciones que comienzan en el amanecer del universo, fusión nuclear del hidrógeno en los lanzamientos del sol otro almacén de la energía potencial que fue creada a la hora de Explosión grande. En aquel momento, según teoría, el espacio ampliado y el universo se refrescaron demasiado rápidamente para que el hidrógeno se funda totalmente en elementos más pesados. Esto significó que el hidrógeno representa un almacén de la energía potencial que se pueda lanzar cerca fusión. Tal proceso de la fusión es accionado por el calor y la presión generados del derrumbamiento gravitacional de las nubes del hidrógeno cuando producen las estrellas, y algo de la energía de la fusión entonces se transforma en luz del sol. Tal luz del sol de nuestro sol puede ser almacenada otra vez mientras que la energía potencial gravitacional después de que pulse la tierra, como (por ejemplo) agua se evapora de los océanos y se deposita sobre las montañas (donde, después de ser lanzado en una presa hidroeléctrica, él puede ser utilizado conducir la turbina/los generadores a la electricidad del producto). La luz del sol también conduce muchos fenómenos del tiempo, excepto ésos generados por acontecimientos volcánicos. Un ejemplo de un acontecimiento solar-mediado del tiempo es un huracán, que ocurre cuando las áreas inestables grandes del océano caliente, calentado los meses excesivos, da para arriba a algo de su energía termal repentinamente a la energía algunos días del movimiento de aire violento. La luz del sol es también es capturada por las plantas como energía potencial química, cuando el bióxido y el agua de carbono se convierten en una combinación combustible de carbohidratos, de lípidos, y del oxígeno. El lanzamiento de esta energía como calor y luz se puede accionar repentinamente por una chispa, en un fuego del bosque; o puede estar disponible más lentamente para el metabolismo animal o humano, cuando se injieren estas moléculas, y catabolismo se acciona cerca enzima acción. Con todas estas cadenas de la transformación, la energía potencial almacenada a la hora de la explosión grande es lanzada más adelante por acontecimientos intermedios, a veces siendo almacenado en un número de maneras en un cierto plazo entre los lanzamientos, como energía más activa. En todos estos acontecimientos, una clase de energía se convierte a otros tipos de energía, incluyendo calor.

En relación con a los usos del concepto de la energía

La energía está conforme a un terminante ley global de la conservación; es decir, siempre que uno mida (o calcula) la energía total de un sistema de las partículas que interacciones no dependen explícitamente el tiempo, se encuentra que la energía total del sistema sigue siendo siempre constante.[6]

  • La energía total de a sistema puede ser subdividido y ser clasificado de varias maneras. Por ejemplo, es a veces conveniente distinguir energía potencial (que es una función de coordenadas solamente) de energía cinética (que es una función del tiempo coordinado derivados solamente). Puede también ser conveniente distinguir energía gravitacional, energía eléctrica, energía termal, y otras formas. Traslapo de estas clasificaciones; por ejemplo la energía termal consiste generalmente en parte en energía cinética y en parte en potencial.
  • transferencia de energía puede tomar varias formas; los ejemplos familiares incluyen el trabajo, el flujo del calor, y la advección, según lo discutido debajo.
  • La palabra “energía” también se utiliza fuera de la física en muchas maneras, a las cuales puede conducir ambigüedad e inconsistencia. La terminología vernácula no es constante con terminología técnica. Por ejemplo, el aviso importante del servicio público, “conserva por favor las nociones vernáculas de las aplicaciones de la energía” de la “conservación” y de la “energía” que tienen sentido en su propio contexto pero son completamente incompatible con las nociones técnicas de la “conservación” y de la “energía” (por ejemplo se utilizan en la ley de la conservación de la energía).[7]

En física clásica la energía se considera una cantidad escalar, conjugación canónica a tiempo. En relatividad especial la energía es también un escalar (aunque no a Escalar de Lorentz pero un componente del tiempo del energía-ímpetu vector 4).[8] Es decir la energía es invariante con respecto a rotaciones de espacio, pero no invariante con respecto a rotaciones de espacio-tiempo (= alzas).

Transferencia de energía

Porque la energía se conserva terminantemente y también localmente se conserva (puede ser definida dondequiera que), es importante recordar que por la definición de la energía la transferencia de la energía entre el “sistema” y las regiones adyacentes es trabajo. Un ejemplo familiar es trabajo mecánico. En casos simples se escribe esto como:

ΔE = W             (1)

si no hay otros energía-transfiera los procesos implicados. Aquí ΔE  es la cantidad de energía transferida, y W  representa el trabajo hecho en el sistema.

Más generalmente, la transferencia de energía se puede partir en dos categorías:

ΔE = W + Q             (2)

donde Q  representa el flujo del calor en el sistema.

Hay otras maneras de las cuales un sistema abierto puede ganar o perder energía. Qué sir Issac Newton dicho era si la masa entonces se cuenta como energía (como en muchos problemas relativistas) E debe contener un término para la masa perdida o ganada. En sistemas químicos, la energía se puede agregar a un sistema por medio de agregar sustancias con diversos potenciales químicos, que los potenciales entonces se extraen (ambos éstos procesan son ilustrados aprovisionando de combustible un automóvil, un sistema que gane en energía de tal modo, sin la adición del trabajo o del calor). Enrollar un reloj estaría agregando energía a un sistema mecánico. Estos términos se pueden agregar a la ecuación antedicha, o pueden ser incluidos generalmente en una cantidad llamada “término de la adición de la energía E“que se refiere cualesquiera el tipo de energía transportó la superficie de un volumen del control o del volumen del sistema. Los ejemplos se pueden considerar arriba, y muchos otros pueden ser imaginados (por ejemplo, la energía cinética de una corriente de las partículas que incorporan un sistema, o la energía de un rayo laser agrega a la energía del sistema, sin trabajar-ser hecho o calor-adición, en los sentidos clásicos).

ΔE = W + Q + E             (3)

Donde E en esta ecuación general representa el otro adicional advected los términos de la energía no cubiertos por el trabajo hecho en un sistema, o el calor agregó a él.

La energía también se transfiere de energía potencial (Ep) a la energía cinética (Ek) y entonces de nuevo a energía potencial constantemente. Esto se refiere como conservación de la energía. En este sistema cerrado, la energía no puede ser creada o ser destruida, así que la energía inicial y la energía final serán iguales el uno al otro. Esto se puede demostrar por el siguiente:

Epi + Eki = EpF + EkF'''

La ecuación se puede entonces simplificar más lejos desde entonces Ep = mgh (la aceleración total de las épocas debido a la gravedad mide el tiempo de la altura) y (velocidad total de los tiempos de las medias épocas ajustada). Entonces la cantidad total de energía puede ser encontrada agregando Ep + Ek = Etotal.

Energía y los leyes del movimiento

Mecánicos clásicos
Historia de…
Conceptos fundamentales
Espacio · Tiempo · Masa · Fuerza
Energía · Ímpetu
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En mecánicos clásicos, la energía es conceptual y matemáticamente característica útil puesto que es a cantidad conservada.

El hamiltoniano

La energía total de un sistema a veces se llama Hamiltoniano, después Rowan Hamilton de Guillermo. Las ecuaciones clásicas del movimiento se pueden escribir en términos de hamiltoniano, incluso para los sistemas altamente complejos o abstractos. Estas ecuaciones clásicas tienen análogos notable directos en mecánicos nonrelativistic del quántum.[9]

El Lagrangian

Otro concepto energético se llama Lagrangian, después José Louis Lagrange. Esto es aún más fundamental que el hamiltoniano, y se puede utilizar derivar las ecuaciones del movimiento. En la física no-relativista, el Lagrangian es la energía cinética menos energía potencial.

Generalmente, el formalismo de Lagrange es matemáticamente más conveniente que el hamiltoniano para los sistemas no-conservadores (como sistemas con la fricción).

Energía y termodinámica

Energía interna

Energía interna - la suma de todas las formas microscópicas de energía de un sistema. Se relaciona con la estructura molecular y el grado de actividad molecular y puede ser visto como la suma de las energías cinéticas y potenciales de las moléculas; abarca los tipos siguientes de energía:[10]

Tipo Composición de Energía interna (u)
Energía sensible la porción de energía interna de un sistema asociado a las energías cinéticas (traducción, rotación, y vibración moleculares; traducción y vuelta del electrón; y vuelta nuclear) de las moléculas.
Energía latente la energía interna se asoció a fase de un sistema.
Energía química la energía interna se asoció a las diversas clases de agregación de átomos en materia.
Energía nuclear la enorme cantidad de energía se asoció a enlaces fuertes dentro del núcleo del átomo sí mismo.
Interacciones de la energía esos tipos de energías no almacenadas en el sistema (e.g. traspaso térmico, transferencia total, y trabajo), pero que se reconocen en límite del sistema pues lo cruzan, que representa aumentos o pérdidas por un sistema durante un proceso.
Energía termal la suma de formas sensibles y latentes de energía interna.

Los leyes de la termodinámica

Según segunda ley de la termodinámica, el trabajo se puede convertir totalmente en calor, pero no viceversa. Ésta es una consecuencia matemática de mecánicos estadísticos. primera ley de la termodinámica afirma simplemente que la energía está conservada,[11] y ese calor se incluye como forma de transferencia de energía. Un corolario de uso general de la primera ley es ése para un tema del “sistema” solamente a presión fuerzas y traspaso térmico (e.g. un cilindro-lleno de gas), el cambio diferenciado en la energía del sistema (con a aumento en la energía significada por una cantidad positiva) se da cerca:

,

donde está el traspaso térmico el primer término a la derecha en el sistema, definido en términos de temperatura T y entropía S (de qué entropía aumenta y el cambio dS es positivo cuando se calienta el sistema); y el término pasado en el lado derecho se identifica como “trabajo” hecho en el sistema, donde está la presión P y volumen V (la muestra de la negativa resulta puesto que la compresión del sistema requiere el trabajo ser hecha en ella y tan el cambio de volumen, dV, es negativo cuando el trabajo se hace en el sistema). Aunque esta ecuación es el ejemplo estándar del libro de textos de la conservación de energía en termodinámica clásica, es altamente específico, no haciendo caso de todas las fuerzas del producto químico, eléctricas, nucleares, y gravitacionales, efectos por ejemplo advección de cualquier forma de energía con excepción del calor, y porque contiene un término que dependa de temperatura. La declaración más general de la primera ley (es decir, conservación de la energía) es válida incluso en las situaciones en las cuales la temperatura es indefinible.

La energía se expresa a veces como:

,

cuál es insatisfactorio[7] porque allí no puede existir ningún termodinámico indique las funciones W o Q eso es significativo en el lado derecho de esta ecuación, excepto quizás en casos triviales.

Equipartition de la energía

La energía de un mecánico oscilador armónico (una masa en un resorte) está alternativomente cinético y potencial. En dos puntos en la oscilación ciclo es enteramente cinético, y alternativomente en dos otros puntos que es enteramente potencial. Sobre el ciclo entero, o el excedente la energía neta de muchos ciclos está partida así igualmente entre cinético y potencial. Se llama esto principio del equipartition - la energía total de un sistema con muchos grados de libertad está partida igualmente entre todos los grados de libertad disponibles.

Este principio es vital importante para entender el comportamiento de una cantidad relacionada de cerca con la energía, llamada entropía. La entropía es una medida de uniformidad de a distribución de la energía entre las partes de un sistema. Cuando un sistema aislado se da más grados de libertad (= se da disponible nuevo estados de la energía cuáles son iguales que estados existentes), después la energía total se extendió por todos grados disponibles igualmente sin la distinción entre los “nuevos” y “viejos” grados. Este resultado matemático se llama segunda ley de la termodinámica.

Osciladores, phonons, y fotones

En un conjunto (colección conectada) de unsynchronized los osciladores, la energía media se separa igualmente entre los tipos cinéticos y potenciales.

En un sólido, energía termal (designado a menudo libremente contenido de calor) puede ser descrito exactamente por un conjunto de phonons termales que actúen como osciladores mecánicos. En esta energía modelo, termal es igualmente cinético y potencial.

En un gas ideal, el potencial de la interacción entre las partículas es esencialmente la función delta que no almacena ninguna energía: así, toda la energía termal es cinética.

Porque un oscilador eléctrico (LC el circuito) es análogo a un oscilador mecánico, su energía debe estar, en promedio, igualmente cinético y potencial. Es enteramente arbitrario si la energía magnética está considerada cinética y la energía eléctrica considerada potencial, o viceversa. Es decir, cualquier el inductor es a la masa mientras que el condensador es análogo al resorte, o viceversa análogo.

  1. Por la extensión de la línea anterior del pensamiento, en espacio libre el campo electromagnético se puede considerar un conjunto de osciladores, significando eso energía de la radiación puede ser considerado igualmente potencial y cinético. Este modelo es útil, por ejemplo, cuando el Lagrangian electromágnetico está de interés primario y se interpreta en términos de energía potencial y cinética.
  1. Por otra parte, en la ecuación dominante m2c4 = E2 − p2c2, la contribución mc2 se llama la energía del resto, y el resto de las contribuciones a la energía se llaman energía cinética. Para una partícula que tenga masa, esto implica que es la energía cinética 0.5p2 / m a las velocidades mucho más pequeñas que c, como puede ser probado por la escritura E = mc2 √(1 + p2m − 2c − 2) y ampliando la raíz cuadrada a la orden más baja. Por esta línea del razonamiento, la energía de un fotón es enteramente cinética, porque el fotón es sin masa y no tiene ninguna energía del resto. Esta expresión es útil, por ejemplo, cuando la relación del energía-contra-ímpetu está de interés primario.

Los dos análisis son enteramente constantes. Los grados de libertad eléctricos y magnéticos en el artículo 1 son transversal a la dirección del movimiento, mientras que es la velocidad en el artículo 2 a lo largo la dirección del movimiento. Para las partículas no-relativistas estas dos nociones del potencial contra energía cinética son numéricamente iguales, así que la ambigüedad es inofensiva, pero no tan para las partículas relativistas.

Trabajo y trabajo virtual

Artículos principales: Mecánicos, Trabajo mecánico, Termodinámica, y Mecánicos de Quantum

El trabajo es áspero distancia de los tiempos de la fuerza. Pero más exacto, es

Esto dice que el trabajo (W) es igual al integral (a lo largo de cierta trayectoria) del fuerza; para los detalles vea trabajo mecánico artículo.

El trabajo y energía es así dependiente del marco. Por ejemplo, considere una bola que es golpeada por un palo. En el marco centro de masa de la referencia, el palo no hace ningún trabajo sobre la bola. Pero, en el marco de la referencia de la persona que hace pivotar el palo, el trabajo considerable se hace en la bola.

Mecánicos de Quantum

En mecánicos del quántum la energía se define en términos de operador de la energía como derivado del tiempo del función de la onda. Ecuación de Schrödinger compara la energía del operador de la energía al máximo de una partícula o de un sistema. Puede ser considerado así como definición de la medida de la energía en mecánicos del quántum. La ecuación de Schrödinger describe el espacio y el time-dependence de cambiar lento (no-relativista) función de la onda de los sistemas del quántum. La solución de esta ecuación para el sistema encuadernado es discreta (un sistema de estados permitidos, cada uno caracterizado por nivel de energía) qué resultados en el concepto quanta. En la solución de la ecuación de Schrödinger para cualquier oscilador (vibrador) y para la onda electromagnética en vacío, los estados de la energía que resultan son relacionados con la frecuencia por Planck ecuación E = hν (donde h es Constante de Planck y ν la frecuencia). En el caso de onda electromagnética estos estados de la energía se llaman los quanta de luz o fotones.

Relatividad

Al calcular energía cinética (= trabajo a acelere a masa a partir de la cero velocidad a una cierta velocidad finita) relativistically - con Transformaciones de Lorentz en vez de Mecánicos neutonianos, Einstein descubrió el subproducto inesperado de estos cálculos para ser un término de la energía que no desaparece a la velocidad cero. Él lo llamó resto masa-energía - energía que cada masa debe poseer aun cuando ser en descanso. La cantidad de energía es directamente proporcional a la masa del cuerpo:

E = mc2,

donde

m es la masa,
c es velocidad de la luz en vacío,
E es el resto masa-energía.

Por ejemplo, considere electrón-positrón aniquilación, en la cual la masa del resto de partículas individuales se destruye, solamente el equivalente de la inercia del sistema de las dos partículas (sus masa invariante) el restos (puesto que toda la energía se asocia a la masa), y esta inercia y masa invariante es llevado apagado por los fotones que son individualmente sin masa, sino como un sistema conserve su masa. Esto es un proceso reversible - se llama el proceso inverso creación del par - en cuál se crea la masa del resto de partículas de la energía de dos (o más) fotones que aniquilan.

En general relatividad, tensor de la tensionar-energía los servicios como el término de la fuente para el campo gravitacional, en analogía áspera a la masa de la manera sirven como el término de la fuente en la aproximación neutoniana no-relativista.[8]

No es infrecuente oír que la energía es “equivalente” a formarse. Sería más exacto indicar que cada energía tiene inercia y equivalente de la gravedad, y porque la masa es una forma de energía, después de masa tiene también la inercia y gravedad asociadas a ella.

Medida

No hay medida absoluta de energía, porque la energía se define como el trabajo que un sistema lo hace (o puede hacer) en otro. Así, solamente de la transición de un sistema a partir de un estado en otro puede ser definido y ser medido así.

Métodos

Los métodos para medida de energía despliegue a menudo los métodos para la medida de conceptos más fundamentales inmóviles de la ciencia, a saber masa, distancia, radiación, temperatura, tiempo, carga eléctrica y corriente eléctrica.

La técnica empleada lo más a menudo posible está convencionalmente calorimetría, a termodinámico técnica que confía en la medida de la temperatura usando a termómetro o de la intensidad de la radiación usando a bolómetro.

Unidades

Artículo principal: Unidades de la energía

A través de la historia de la ciencia, la energía se ha expresado en varias diversas unidades por ejemplo ergios y calorías. Actualmente, la unidad de medida aceptada para la energía es SI unidad de la energía, julio.

Formas de energía

Mecánicos clásicos distingue en medio energía potencial, que es una función de la posición de un objeto, y energía cinética, que es una función de su movimiento. La posición y el movimiento están concerniente a a marco de la referencia, que debe ser especificada: esto es a menudo (y originalmente) un punto fijo arbitrario en la superficie de la tierra, terrestre marco de la referencia. Algunos autores introductorios[citación necesitada] tentativa de separarse todos formas de energía en cinético o potencial: esto no es incorrecto, pero ni uno ni otro es él claro que es una simplificación verdadera, pues Feynman precisa:

Estas nociones de la energía potencial y cinética dependen de una noción de la escala de la longitud. Por ejemplo, uno puede hablar de macroscópico energía potencial y cinética, que no incluyen potencial termal y energía cinética. También se llama qué la energía potencial química (abajo) es una noción macroscópica, y una examinación más cercana demuestra que es realmente la suma del potencial y cinético energía en la escala atómica y subatomic. Las observaciones similares se aplican a la energía “potencial” nuclear y a la mayoría de las otras formas de energía. Esta dependencia de la escala de la longitud es no-problemática si se desemparejan las varias escalas de la longitud, al igual que a menudo el caso… pero la confusión puede presentarse cuando se juntan diversas escalas de la longitud, por ejemplo cuando la fricción convierte el trabajo macroscópico en energía termal microscópica.

Ejemplos de la interconversión de la energía
Se convierte la energía mecánica
en por
Energía mecánica Palanca
Energía termal Frenos
Energía eléctrica Dínamo
Radiación electromágnetica Sincrotrón
Energía química Fósforos
Energía nuclear Acelerador de la partícula

Energía potencial

Artículo principal: Energía potencial

Energía potencial, símbolos Ep, V o Φ, se define como el trabajo hecho contra una fuerza dada (= trabajo de fuerza dada con el signo de menos) en cambiar la posición de un objeto con respecto a una posición de la referencia (tomada a menudo para ser separación infinita). Si F es fuerza y s es dislocación,

con la representación del punto producto escalar de los dos vectores.

La energía “potencial” conocida significó originalmente la idea que la energía se podría transferir fácilmente como trabajar-en lo menos en un sistema idealizado (el proceso reversible, considera abajo). Esto no es totalmente verdad para ningún sistema verdadero, sino es a menudo una primera aproximación razonable en mecánicos clásicos.

La ecuación general arriba se puede simplificar en un número de casos del campo común, notablemente al tratar de gravedad o con las fuerzas elásticos.

Energía potencial gravitacional

Artículo principal: Energía potencial gravitacional

fuerza gravitacional cerca de la tierra la superficie varía muy poco con la altura, h, y es igual a masa, m, multiplicado por aceleración gravitacional, g de = ² 9.81 m/s. En estos casos, la energía potencial gravitacional se da cerca

Ep, g = mgh

Una expresión más general para la energía potencial debido a Gravitación neutoniana entre dos cuerpos de masas m1 y m2, útil adentro astronomía, es

,

donde r es la separación entre los dos cuerpos y G es constante gravitacional, 6.6742 (10) ×10−11 ³ kilogramo de m−1s−2.[12] En este caso, el punto de referencia es la separación infinita de los dos cuerpos.

Energía potencial elástico

Artículo principal: Energía potencial elástico

Se define la energía potencial elástico como un trabajo necesitó comprimir (o ampliarse) un resorte. La fuerza, F, en a resorte o cualquier otro sistema que obedezca Ley de Hooke es proporcional a la extensión o a la compresión, x,

F = − kx

donde k es constante de la fuerza del resorte particular (o del sistema). En este caso, el trabajo calculado se convierte

.

La ley de Hooke es una buena aproximación para el comportamiento de vínculos químicos bajo condiciones normales, es decir. cuando no están siendo rotos ni se están formando.

Energía cinética

Artículo principal: Energía cinética

Energía cinética, símbolos Ek, T o K, es el trabajo requerido acelera un objeto a una velocidad dada. De hecho, calcular este trabajo uno obtiene fácilmente el siguiente:

En acercarse de las velocidades velocidad de la luz, c, este trabajo debe ser el usar calculado Transformaciones de Lorentz, que da lugar al siguiente:

Esta ecuación reduce a la que está sobre ella, en pequeño (comparó a c) velocidad. Un subproducto matemático de este trabajo (que se considere inmediatamente en la ecuación pasada) es que incluso en descanso una masa tiene la cantidad de energía igual a:

Eresto = mc2

Esta energía se llama así resto masa-energía.

Energía termal

Ejemplos de la interconversión de la energía
Se convierte la energía termal
en por
Energía mecánica Turbina de vapor
Energía termal Cambiador de calor
Energía eléctrica Termopar
Radiación electromágnetica Objetos calientes
Energía química Alto horno alto
Energía nuclear Supernova
Artículo principal: Energía termal

La energía termal (de algunos medios - gas, plasma, sólido, etc) es la energía asociada al movimiento al azar microscópico de las partículas que constituyen los medios. Por ejemplo, en caso de gas monoatomic es justo una energía cinética del movimiento de átomos del gas según lo medido en el marco de la referencia del centro de la masa del gas. En caso de energía rotatoria y vibratoria mucho-atómica del gas está implicado. En el caso de líquidos y de sólidos hay también energía potencial (de la interacción de átomos) implicada, y así sucesivamente.

Se define un calor mientras que una transferencia (flujo) de la energía termal a través de cierto límite (por ejemplo, de un cuerpo caliente al frío vía el área de su contacto. Una definición práctica para las transferencias pequeñas del calor es

donde Cv es capacidad de calor del sistema. Esta definición fallará si el sistema experimenta a transición de la fase- e.g. si el hielo está derritiendo a agua-como en estos casos el sistema puede absorber calor sin el aumento de su temperatura. En sistemas más complejos, es preferible utilizar el concepto de energía interna más bien que el de la energía termal (véase Energía química debajo).

A pesar de los problemas teóricos, la definición antedicha es útil en la medida experimental de los cambios de la energía. En una variedad amplia de situaciones, es posible utilizar la energía lanzada por un sistema para levantar la temperatura de otro objeto, e.g. un baño del agua. Es también posible medir la cantidad de energía eléctrica requerido para levantar la temperatura del objeto por la misma cantidad. caloría fue definido originalmente mientras que la cantidad de energía requerida para levantar la temperatura de un gramo de agua por 1 °C (aproximadamente 4.1855 J, aunque la definición cambiante más adelante), y Unidad termal británica fue definido como la energía requerida para calentar uno libra del agua por 1 °F (fijado más adelante como 1055.06 J).

Energía eléctrica

Artículos principales: Electromagnetismo y Electricidad
Ejemplos de la interconversión de la energía
Se convierte la energía eléctrica
en por
Energía mecánica Motor eléctrico
Energía termal Resistor
Energía eléctrica Transformador
Radiación electromágnetica Diodo electroluminoso
Energía química Electrólisis
Energía nuclear Sincrotrón

energía potencial eléctrica de la configuración dada de cargas se define como trabajo cuál se debe hacer contra Fuerza del culombio para cambiar cargas de la separación infinita a esta configuración (o al trabajo hecho por el culombio fuerce la separación de las cargas de esta configuración al infinito). Para dos punto-como cargas Q1 y Q2 en una distancia r este trabajo, y por lo tanto energía potencial eléctrica es igual a:

donde ε0 es constante eléctrica de un vacío, 107π de /4c0² o 8.854188… ×10−12 F/m.[12] Si la carga se acumula en a condensador (de capacitancia C), la configuración de referencia se selecciona generalmente para no ser separación infinita de cargas, pero viceversa - las cargas en una proximidad extremadamente cercana el uno al otro (tan hay carga neta cero en cada placa de un condensador). La justificación para esta opción es puramente práctica - es más fácil medir diferencia del voltaje y la magnitud de cargas en las placas de un condensador no contra la separación infinita de cargas sino algo contra el condensador descargado adonde las cargas vuelven a la proximidad cercana el uno al otro (los electrones y los iones recombinan la fabricación del hilo neutro de las placas). En este caso el trabajo y la energía potencial eléctrica se convierte así

Si corriente eléctrica pasos con a resistor, la energía eléctrica se convierte al calor; si la corriente pasa a través de una aplicación eléctrica, algo de la energía eléctrica será convertida en otras formas de energía (aunque algunos serán perdidos siempre como calor). La cantidad de energía eléctrica debido a una corriente eléctrica se puede expresar en un número de diversas maneras:

E = UQ = UIt = Pt = U2t / R

donde U es diferencia potencial eléctrica (en voltios), Q es la carga (en culombios), I es la corriente (en amperios), t es el tiempo durante el cual la corriente fluye (en segundos), P es energía (en vatios) y R es resistencia eléctrica (en ohmios). El último de estas expresiones es importante en la medida práctica de la energía, como diferencia potencial, resistencia y el tiempo se puede todos medir con exactitud considerable.

Energía magnética

No hay diferencia fundamental entre la energía y la energía eléctrica magnéticas: los dos fenómenos se relacionan cerca Ecuaciones del maxwell. La energía potencial de a imán de momento magnético m en a campo magnético B se define como trabajo de la fuerza magnética (realmente de magnético esfuerzo de torsión) en la realineación del vector del momento de dipolo magnético, y es igual:

mientras que la energía almacenada en a inductor (de inductancia L) cuando corriente I está pasando vía él es

.

Esta segunda expresión forma la base para almacenamiento de energía magnético superconducting.

Campos electromagnéticos

Ejemplos de la interconversión de la energía
Se convierte la radiación electromágnetica
en por
Energía mecánica Vela solar
Energía termal Colector solar
Energía eléctrica Célula solar
Radiación electromágnetica La óptica no linear
Energía química Fotosíntesis
Energía nuclear Espectroscopia de Mössbauer

El calcular trabajo necesario para crear un campo eléctrico o magnético en resultados del volumen de unidad (opinión, en un condensador o un inductor) en el eléctrico y los campos magnéticos densidades de la energía:

y

,

en unidades del SI.

Radiación electromágnetica, por ejemplo microondas, luz visible o rayos gama, representa un flujo de la energía electromágnetica. Aplicando las expresiones antedichas a los componentes magnéticos y eléctricos del campo electromagnético la densidad volumétrica y el flujo de la energía en campo de e/m pueden ser calculados. El resultar Vector de Poynting, se expresa que como

en unidades del SI, da la densidad del flujo de la energía y de su dirección.

La energía de la radiación electromágnetica es quantized (tiene discreto niveles de energía). El espaciamiento entre estos niveles es igual a

E = hν

donde h es Constante de Planck, 6.6260693 (11) ×10−34 Js,[12] y ν es frecuencia de la radiación. Esta cantidad de energía electromágnetica generalmente se llama un fotón. Los fotones que componen la luz visible para tener energías del yJ 270-520, equivalentes a 160-310 kJ/mol, la fuerza de más débil vínculos químicos.

Energía química

Artículo principal: Termodinámica química
Ejemplos de la interconversión de la energía
Se convierte la energía química
en por
Energía mecánica Músculo
Energía termal Fuego
Energía eléctrica Célula de combustible
Radiación electromágnetica Glowworms
Energía química Reacción química

Energía química es la energía debido a las asociaciones de átomos en moléculas y a las clases otras de agregados de materia. Puede ser definido como trabajo hecho por las fuerzas eléctricas durante el cambio de las cargas eléctricas, electrones y protones, en curso de agregación. Si la energía química de un sistema disminuye durante una reacción química, la diferencia se transfiere a los alrededores en una cierta forma (a menudo calor o luz); por otra parte si la energía química de un sistema aumenta como resultado de a reacción química - la diferencia entonces se provee cerca de los alrededores (generalmente otra vez en forma de calor o luz). Por ejemplo,

cuando dos hidrógeno los átomos reaccionan para formar una molécula del dihydrogen, la energía química disminuciones por el zJ 724 ( energía en enlace del enlace de H-H);
cuando el electrón se quita totalmente de un átomo del hidrógeno, formando un ion de hidrógeno (en la fase de gas), la energía química aumentos por el aJ 2.18 ( energía de la ionización del hidrógeno).

Es común cotizar los cambios en la energía química para una topo de la sustancia en la pregunta: los valores típicos para el cambio en energía química molar durante una reacción química se extienden de diez a los centenares de kJ/mol.

La energía química según lo definido arriba también se refiere cerca químicos como energía interna, U: técnico, esto es medida manteniendo volumen de la constante del sistema. Sin embargo, la mayoría de la química práctica se realiza en la presión constante y, si los cambios de volumen durante la reacción (e.g. se emite un gas), una corrección se debe aplicar para tomar cuenta del trabajo hecho por o en la atmósfera para obtener entalpia, H:

ΔH = ΔU + pΔV

Una segunda corrección, para el cambio adentro entropía, S, la necesidad también se realice para determinarse si ocurrirá una reacción química o no, el dar Gibbs libera energía, G:

ΔG = ΔH − TΔS

Estas correcciones son a veces insignificantes, pero a menudo no (especialmente en las reacciones que implican los gases).

Desde revolución industrial, el quemarse de carbón, aceite, gas natural o los productos derivaron de ellos han sido una transformación social significativa de la energía química en otras formas de energía. la energía “consumición” (una debe realmente hablar de la “transformación de la energía”) de una sociedad o de un país se cotiza a menudo en referencia a la energía media lanzada por combustión de éstos combustibles fósiles:

1 tonelada del equivalente del carbón (TCE) = 29 GJ
1 tonelada del equivalente del aceite (DEDO DEL PIE) = 41.87 GJ

Sobre la misma base, un depósito lleno de gasolina (45 litros, 12 galones) es equivalente a cerca de 1.6 GJ de la energía química. Otra unidad de medida químico-basada para la energía es la “tonelada de TNT“, tomado como 4.184 GJ. Por lo tanto, quemarse una tonelada de aceite lanza cerca de diez veces ḿas energía como la explosión de una tonelada de TNT: afortunadamente, la energía se lanza generalmente de una manera más lenta, más controlada.

Los ejemplos simples de la energía química son baterías y alimento. Cuando usted come el alimento se digiere y se da vuelta en la energía química que se puede transformar a la energía cinética.

Energía nuclear

Artículo principal: Energía de enlace nuclear
Ejemplos de la interconversión de la energía
Se convierte la energía de enlace nuclear
en por
Energía mecánica Radiación de alfa
Energía termal Sol
Energía eléctrica Radiación beta
Radiación electromágnetica Radiación gamma
Energía química Decaimiento radiactivo
Energía nuclear Isomerism nuclear

Energía potencial nuclear, junto con energía potencial eléctrica, proporciona la energía lanzada de fisión nuclear y fusión nuclear procesos. El resultado de ambos estos procesos es los núcleos en los cuales fuerzas nucleares fuertes partículas nucleares del lazo más fuertemente y de cerca. Fuerzas nucleares débiles (diferente de fuerzas fuertes) proporcione la energía potencial para ciertas clases de decaimiento radiactivo, por ejemplo decaimiento beta. La energía lanzada en procesos nucleares es tan grande que el cambio relativista en masa (después de que se ha quitado la energía) puede ser tanto como varias partes por mil.

Partículas nucleares (nucleones) como los protones y los neutrones sea no destruido (ley de la conservación de número de baryon) en procesos de la fisión y de la fusión. Algunas partículas más ligeras pueden ser creadas o ser destruidas (ejemplo: beta menos y beta más decaimiento, o decaimiento de la captura de electrón), sino estos procesos de menor importancia no sea importante para el lanzamiento inmediato de la energía en la fisión y la fusión. Algo, la fisión y la fusión lanzan energía cuando las colecciones de baryons se limitan más firmemente, y es la energía asociada a una fracción de la masa de los nucleones (pero no de las partículas enteras) que aparece como el calor y la radiación electromágnetica generados por reacciones nucleares. Este calor y radiación conserva la masa “que falta”, pero la masa falta solamente porque se escapa bajo la forma de calor y luz, que conservan la masa y la conducen del sistema donde no se miden. La energía del Sol, también llamado energía solar, es un ejemplo de esta forma de conversión de la energía. En Sol, el proceso de la fusión del hidrógeno convierte cerca de 4 millones de toneladas métricas de la materia solar por segundo en la luz, que se irradia en espacio, pero durante este proceso, el número de protones totales y los neutrones en el sol no cambia. En este sistema, la luz sí mismo conserva el equivalente de inercia de esta masa, y de hecho la masa sí mismo (como sistema), que representa 4 millones de toneladas por segundo de la radiación electromágnetica, moviéndose en espacio. Cada uno de los núcleos del helio que se forman en el proceso son menos masivos que los cuatro protones de ellos fueron formados, pero (a una buena aproximación), no se destruye ningunas partículas o átomos en curso de dar vuelta a la energía potencial nuclear del sun en luz.

Energía superficial

Si hay cualquier clase de tensión en una superficie, tal como una hoja estirada de los interfaces de goma o materiales, es posible definir energía superficial. Particularmente, cualquier reunión de los materiales disímiles que no se mezclan dará lugar a una cierta clase de tensión de superficie, si hay libertad para que las superficies entonces se muevan, según lo visto adentro superficies capilares por ejemplo, se busque la voluntad mínima de la energía como de costumbre.

A superficie mínima, por ejemplo, representa la energía posible más pequeña que una superficie puede tener si su energía es proporcional al área de la superficie. Por esta razón, (ábrase) las películas del jabón de tamaño pequeño son superficies mínimas (tamaño pequeño reduce efectos de la gravedad, y la franqueza evita que la presión se acumule. Observe que una burbuja es una superficie mínima de la energía pero no a superficie mínima por la definición).

Transformaciones de la energía

Artículo principal: Conversión de la energía

Una forma de energía se puede transformar a menudo fácilmente en otra con la ayuda de un dispositivo por ejemplo, una batería, de energía química a energía eléctrica; a presa: energía potencial gravitacional a energía cinética de la mudanza agua (y las láminas de a turbina) y en última instancia a energía eléctrica con generador eléctrico. Semejantemente, en el caso de a explosión química, potencial químico la energía se transforma a energía cinética y energía termal en un muy a corto plazo. Otro ejemplo es el de a péndulo. En sus puntos más altos energía cinética es cero y energía potencial gravitacional está en el máximo. En su punto más bajo energía cinética es en el máximo y es igual a la disminución de energía potencial. Si uno (poco realista) asume que hay no fricción, la conversión de la energía entre estos procesos es perfecta, y péndulo continuará haciendo pivotar por siempre.

La energía se puede convertir en materia y viceversa. equivalencia masa-energía fórmula E = bujía métrica², derivado independientemente cerca Albert Einstein y Henri Poincaré,[citación necesitada] cuantifica la relación entre la masa y la energía del resto. Desde entonces c2 son las escalas humanas ordinarias en relación con extremadamente grandes, la conversión de la cantidad ordinaria de masa (opinión, 1 kilogramo) a otras formas de energía pueden liberar enormes cantidades de energía (~9x1016 Julios), como puede ser visto en reactores nucleares y armas nucleares. Inversamente, el equivalente de la masa de una unidad de la energía es el minuscule, que es porqué una pérdida de energía de la mayoría de los sistemas es difícil de medir por peso, a menos que la pérdida de energía sea muy grande. Los ejemplos de la transformación de la energía en la materia (partículas) se encuentran en alta energía física nuclear.

En naturaleza, las transformaciones de la energía se pueden clasificar fundamental en dos clases: los que están termodinámico reversible, y los que están termodinámico irreversible. A proceso reversible en termodinámica está uno en el cual no se disipa ninguna energía (extensión) en los estados vacíos de la energía disponibles en un volumen, de el cual no puede ser recuperada en más formas concentradas (pocos estados del quántum), sin la degradación de aún más energía. Un proceso reversible es uno en el cual esta clase de disipación no sucede. Por ejemplo, la conversión de la energía a partir de un tipo de campo potencial a otro, es reversible, según lo en el sistema del péndulo descrito arriba. En los procesos donde se genera el calor, sin embargo, los estados del quántum de una energía más baja, presente como exitations posibles en campos entre los átomos, acto como depósito para la parte de la energía, de la cual no puede ser recuperada, para ser convertido con la eficacia 100% en otras formas de energía. En este caso, la energía debe permanecer en parte como calor, y no se puede recuperar totalmente como energía usable, excepto en el precio de un aumento en una cierta otra clase calor-como de aumento en desorden en estados del quántum, en el universo (tal como una extensión de la materia, o un randomization en un cristal).

Mientras que el universo se desarrolla a tiempo, de su energía cada vez más se atrapa en estados irreversibles (es decir, como calor u otras clases de aumentos en desorden). Esto se ha referido como el termodinámico inevitable muerte del calor del universo. En esto muerte del calor la energía del universo no cambia, sino la fracción de la energía que está disponible para hacer el trabajo, ni se transforme a otras formas usables de energía, crece cada vez menos.

Ley de la conservación de la energía

Artículo principal: Conservación de la energía

La energía está conforme a ley de la conservación de la energía. Según esta ley, se cree (producido) ni se destruye la energía puede ni. Puede ser transformado solamente.

La mayoría de las clases de energía (con la energía gravitacional siendo una excepción notable)[1] esté también conforme a leyes locales terminantes de la conservación, también. En este caso, la energía se puede intercambiar solamente entre las regiones adyacentes del espacio, y todos los observadores convienen en cuanto a la densidad volumétrica de la energía en cualquier espacio dado. Hay también una ley global de la conservación de la energía, indicando que la energía total del universo no puede cambiar; éste es un corolario de la ley local, pero no viceversa.[4][7] Conservación de la energía es la consecuencia matemática de simetría de translación de tiempo (es decir, el indistinguishability de los intervalos del tiempo tomados en diverso tiempo)[13] - vea Teorema de Noether.

Según conservación de energía la ley la afluencia total de la energía en un sistema debe igualar la salida total de la energía del sistema, más el cambio en la energía contenida dentro del sistema.

Esta ley es un principio fundamental de la física. Sigue de simetría de translación de tiempo, una característica de la mayoría de los fenómenos debajo de la escala cósmica que les hace la independiente de sus localizaciones en el coordenada del tiempo. Se ponen diferentemente, ayer, hoy, y mañana físicamente indistinguible.

Así es porque la energía es la cantidad que es conjugación canónica al tiempo. Este enredo matemático de la energía y del tiempo también da lugar al principio de la incertidumbre - es imposible definir la cantidad exacta de energía durante cualquier intervalo definido del tiempo. El principio de la incertidumbre no se debe confundir con la conservación de energía - proporciona algo los límites matemáticos a los cuales la poder de la energía en principio se defina y se mide.

En mecánicos del quántum se expresa la energía usando el hamiltoniano operador. En en caulquier momento escalas, la incertidumbre en la energía está cerca

cuál es similar en forma al Heisenberg principio de la incertidumbre (pero no realmente matemáticamente equivalente además, desde entonces H y t no son las variables dinámicamente conyugal, ni en clásico ni en mecánicos del quántum).

En física de la partícula, esta desigualdad permite una comprensión cualitativa de partículas virtuales cuáles llevan ímpetu, intercambio por el cual y con las partículas verdaderas, es responsable de la creación de sabido todo fuerzas fundamentales (conocido más exactamente como interacciones fundamentales). Fotones virtuales (que son el quántum simplemente más bajo mecánico estado de la energía de fotones) sea también responsable de la interacción electrostática en medio cargas eléctricas (que resulta adentro Ley del culombio), para espontáneo decaimiento radiativo de estados atómicos y nucleares salidos, para Fuerza de Casimir, para fuerzas en enlace de van der Waals y algunos otros fenómenos observables.

Energía y vida

Artículo principal: Bioenergéticas

Cualquier organismo vivo confía en una fuente externa de la energía-radiación del sol en el caso de las plantas verdes; la energía química en una cierta forma en el caso de animal-a pueda crecer y reproducirse. El 1500-2000 diario Calorías (6-8 MJ) recomendado para un adulto humano se toman como combinación de las moléculas del oxígeno y del alimento, de los últimos sobre todo carbohidratos y de las grasas, de los cuales glucosa (C6H12O6) y estearina (C57H110O6) son los ejemplos convenientes. Las moléculas del alimento se oxidan a bióxido de carbono y agua en mitochondria

C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O
C57H110O6 + 81.5O2 → 57CO2 + 55H2O

y algo de la energía se utiliza para convertir ADP en ATP

ADP + HPO42− → ATP + H2O

El resto de la energía química en el carbohidrato o la grasa se convierte en calor: el ATP se utiliza como una clase de “modernidad de la energía”, y algo de la energía química que contiene cuando está partido y reaccionado con agua, se utiliza para otra metabolismo (en cada etapa de a camino metabólico, una cierta energía química se convierte en calor). Solamente una fracción minúscula de la energía química original se utiliza para el trabajo:[14]

aumento en energía cinética de un sprinter durante una raza de 100 m: 4 kJ
el aumento en energía potencial gravitacional de un peso de 150 kilogramos levantó a través de 2 metros: 3kJ
Toma de comida diaria de un adulto normal: 6-8 MJ

Aparecería que los organismos vivos están notable ineficaz (en el sentido físico) en su uso de la energía reciben (energía química o radiación), y es verdad que el más verdadero máquinas maneje eficacias más altas. Sin embargo, en organismos cada vez mayor la energía que se convierte al calor responde a un propósito vital, como permite que el tejido fino del organismo sea pedido altamente con respecto a las moléculas él que se construye de. segunda ley de la termodinámica estados que la energía (y la materia) tiende para separarse más uniformemente hacia fuera a través del universo: para concentrar energía (o la materia) en un lugar específico, es necesario separar hacia fuera una mayor cantidad de energía (como calor) a través del resto del universo (“los alrededores”).[15] Organismos más simples pueden alcanzar rendimientos energéticos más altos que los más complejos, pero los organismos complejos pueden ocupar lugares ecológicos eso no está disponible para sus hermanos más simples. La conversión de una porción de la energía química al calor en cada paso en un camino metabólico es la razón física detrás de la pirámide de la biomasa observada adentro ecología: para tomar apenas la primera medida en cadena de alimento, de los 124.7 Pg/a estimados del carbón que es fijo por fotosíntesis, 64.3 Pg/a (los 52%) se utilizan para el metabolismo de plantas verdes,[16] es decir. reconvertido en el bióxido y el calor de carbono.

Vea también

Portal de la energía
Portal de la física

Notas y referencias

  1. ^ Harper, Douglas. Energía. Diccionario en línea del Etymology. Recuperado el 1 de mayo de 2007.
  2. ^ Desvanes, G; O'Keeffe D; y otros (2004). “11 - Interacciones mecánicas”, Física 1 de Jacaranda, 2, Milton, Queensland, Australia: Juan Willey y Australia Ltd., 286 de los hijos. ISBN 0 7016 3777 3. 
  3. ^ Smith, Crosbie (1998). La ciencia de la energía - una historia cultural de la física de la energía en Victorian Gran Bretaña. La universidad de la presión de Chicago. ISBN 0-226-76420-6. 
  4. ^ a b c Feynman, Richard (1964). Las conferencias de Feynman en la física; Volumen 1. LOS E.E.U.U.: Addison-Wesley. ISBN 0-201-02115-3. 
  5. ^ Presupuesto de energía de la tierra
  6. ^ Volumen 1 del curso de la física de Berkeley. Charles Kittel, caballero de Walter D y Malvin un Ruderman
  7. ^ a b c Los leyes de la termodinámica incluyendo definiciones cuidadosas de la energía, de la energía libre, et del cetera.
  8. ^ a b Misner, Thorne, Wheeler (1973). Gravitación. San Francisco: W. H. Freeman. ISBN 0716703440. 
  9. ^ El hamiltoniano El capítulo 16.3 del Web site 18.013A del MIT OpenCourseWare tuvo acceso al febrero de 2007
  10. ^ Cengel, Yungus, A.; Boles, Michael (2002). Termodinámica - un acercamiento de la ingeniería, 4to ed.. McGraw-Colina, 17-18. ISBN 0-07-238332-1. 
  11. ^ Kittel y Kroemer (el an o 80). Física termal. Nueva York: W. H. Freeman. ISBN 0-7167-1088-9. 
  12. ^ a b c Consejo internacional de la ciencia Comité sobre los datos para la ciencia y la tecnología (2007). 2006 valores recomendados CODATA.
  13. ^ Invariación de Tiempo
  14. ^ Estos ejemplos están solamente para la ilustración, pues no es la energía disponible para el trabajo que limita el funcionamiento del atleta pero energía salida del sprinter y fuerza del weightlifter. Un trabajador que apila estantes en un supermercado hace más trabajo (en el sentido físico) que cualquiera de los atletas, pero lo hace más lentamente.
  15. ^ Cristales es otro ejemplo de los sistemas altamente pedidos que existen en naturaleza: en este caso también, la orden se asocia a la transferencia de una cantidad grande de calor (conocido como energía del enrejado) a los alrededores.
  16. ^ Ito, Akihito; Oikawa, Takehisa (2004). "El traz global de la productividad primaria terrestre y Luz-Utiliza eficacia con un modelo Proceso-Basado.“en Shiyomi, M. y otros. (Eds.) Cambio ambiental global en el océano y en tierra. pp. 343-58.

Lectura adicional

  • Alekseev, G. N. (1986). Energía y entropía. Moscú: Editores del MIR. 
  • Walding, Richard,  Rapkins, Greg,  Rossiter, Glenn (1999-11-01). Nueva física del mayor del siglo. Melbourne, Australia: Presión de la universidad de Oxford. ISBN 0-19-551084-4. 

Acoplamientos externos

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