El principio de conservación de la energía

Varias veces se ha hecho mención en este blog al principio de conservación de la energía, también conocido como primera ley de la termodinámica (que realmente fue la ley de la termodinámica que se postuló cronológicamente en segundo lugar).

No quiero hacer un artículo aburrido por lo que no voy a entrar en formulación y me voy a quedar a nivel conceptual. En las referencias podéis encontrar abundante material si queréis profundizar sobre el tema.

La ley de la conservación de la energía afirma que la cantidad total de energía en cualquier sistema 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.

Aunque la energía no se pierde, se degrada de acuerdo con la segunda ley de la termodinámica. En un proceso irreversible, la entropía de un sistema aislado aumenta y no es posible devolverlo al estado termodinámico físico anterior. Así un sistema físico aislado puede cambiar su estado a otro con la misma energía pero con dicha energía en una forma menos aprovechable. Por ejemplo, un movimiento con fricción es un proceso irreversible por el cual se convierte energía mecánica en energía térmica. Esa energía térmica no puede convertirse en su totalidad en energía mecánica de nuevo ya que, como el proceso opuesto no es espontáneo, es necesario aportar energía extra para que se produzca en el sentido contrario.

Desde un punto de vista cotidiano, las máquinas 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.

¿Cómo aplica el principio de conservación sobre campos magnéticos?

Un motor es un dispositivo que transforma energía eléctrica en energía mecánica. Para ello, utiliza un campo magnético producido por imanes. Los motores magnéticos que hemos analizado aquí (Perendev, Orbo, Magniwork, Bedini, Newman) aprovechan la energía mecánica obtenida por este proceso para volver a generar energía eléctrica, de la misma manera que lo hace un generador. Veamos cómo funcionan ambos, generador y motor:

Según se postula en la ley de Lenz, la causa por la que se genera la corriente inducida precisamente es el principio de conservación de la energía. Cuando varía el flujo magnético que atraviesa una bobina, esta reacciona de tal manera que se opone a la causa que produjo la variación. Es decir, si el flujo aumenta, la bobina lo disminuirá; si disminuye lo aumentará. Para conseguir estos efectos, tendrá que generar corrientes que, a su vez, creen flujo que se oponga a la variación. La consecuencia es que en la bobina aparece una corriente inducida, que es el equivalente a la energía mecánica aplicada, con sus consecuentes pérdidas debidas a la segunda ley de la termodinámica.

Esto en la práctica significa que es imposible que al aplicar una cantidad E de energía eléctrica a un sistema aislado se pueda transformar en energía mecánica y de vuelta a energía eléctrica recuperando la misma cantidad de energía E. Cuando alguien nos dice que un dispositivo es capaz de obtener una eficiencia del 200 o 300% o nos está mintiendo, o ha errado los cálculos, o va a obligar a la ciencia a empezar de 0.

Referencias:

http://es.wikipedia.org/wiki/Motor_electrico

http://es.wikipedia.org/wiki/Generador_el%C3%A9ctrico

http://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_Lenz

http://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_Faraday

http://es.wikipedia.org/wiki/Termodin%C3%A1mica#Leyes_de_la_termodin.C3.A1mica