Divulgación ¿Qué es la energía?

[Visitante]

Por lo que tengo entendido la energía es el trabajo realizado por un sistema, pero el concepto de energía es mucho más profundo, es decir, Einstein decía que E=mc^2 pero no consigo ver la relación entre el trabajo realizado por un sistema y que la energía sea masa o que la energía pueda convertirse en masa y viceversa, y seguros que hay muchos mas temas así respecto a la energía, así que ¿Qué es la energía? Los profesores nunca explican qué es en verdad la energía, así que seguro que ustedes me pueden ayudar a ver más lejos.

Atentamente,
Malevolex

[gdonoso94]

Re: ¿Qué es la energía?

La energía es la capacidad de hacer un trabajo.

Seguramente pueda contarte más wikipedia que yo:

http://en.wikipedia.org/wiki/Energy

Saludos.

[Visitante]

Re: ¿Qué es la energía?

Pero ¿cuál es la relación entre eso y la masa como demostró Einstein? E=mc^2

[arivasm]

Re: ¿Qué es la energía?

Una central nuclear es un ejemplo realmente directo: gracias a una disminución de la masa se logra la realización de trabajo.

[Weip]

Re: ¿Qué es la energía?

Pero ¿cuál es la relación entre eso y la masa como demostró Einstein? E=mc^2

En el club de demostraciones está. La expresión a la que te refieres es la energía en reposo, la fórmula general cambia un poco. De todas formas no creo que te ayude en nada ver la demostración, ya que creo que tu problema es conceptual. La demostración sigue la misma línea que la de la mecánica clásica, solo que usando conceptos relativistas. Esa expresión por si sola no te dice que la energía es masa, eso se vió en los experimentos. Piensa en $\vec{F}=m\vec{a}$, la fuerza y la aceleración no tienen una equivalencia como la de masa y energía, pero las matemáticas son las mismas.

En este tema podríamos estar hablando todo el día, yo me quedaría con lo que ha dicho gdonoso, que al fin y al cabo es la clave del asunto. Los detalles y demostraciones que podamos reproducir en este hilo no contribuiran demasiado pienso yo.

[visitante20160513]

Re: ¿Qué es la energía?

Bueno, no es fácil de explicar, en general la energía de un cuerpo másico que se desplaza con una cierta velocidad viene dada por su energía cinética, según la mecánica clásica o por la famosa ecuación de Einstein $E=mc^2$ según la relatividad, lo que nos conduce a un nuevo concepto de la energía, que es la energía de una masa en reposo, pero hay muchos tipos de energía, como por ejemplo la que transporta la radiación electromagnética, en la que aparentemente no interviene ni la masa ni la carga, ya que se supone que la radiación electromagnética no es más que un flujo de fotones y estos, según lo que se piensa hoy en día, no tienen ni masa ni carga, así que no es fácil decir en base a qué se establece la energía de los fotones, es decir cuando decimos que un fotón es una partícula elemental cuya energía se corresponde con:

$W=h\nu$

¿qué es de lo que estamos hablando? Pues la verdad que yo no lo sé, pero no estoy seguro de que haya alguien en esta web que sepa contestar de una forma clara a esa pregunta.

Tampoco creo que alguien sepa dar una respuesta clara al concepto de energía de una masa en reposo, y no cabe duda de que esa energía existe porque calienta nuestros hogares y mueve los motores eléctricos, es decir de qué estamos hablando cuando escribimos:

$W=m_oc^2$

No parece fácil contestar a esas preguntas de una forma clara, y en concreto son dos formas de energía que mueven el mundo moderno, pero realmente no sabemos explicar muy bien lo que son.

Salu2, Jabato.

[Julián]

Re: ¿Qué es la energía?

Por lo que tengo entendido la energía es el trabajo realizado por un sistema

Como te han dicho la energía es la capacidad de un sistema (cuerpo u objeto en estudio o bajo análisis) de producir un trabajo, que en otras palabras es un cambio.
Un campo electromagnetico tiene energía debido a la posibilidad de producir un cambio sobre las cargas. Clasicamente su energía depende de su amplitud y cuanticamente de su frecuencia. Es por esto que los fotones tienen energía, es decir, el fotón tiene la capacidad de que un electrón aumente su energía potencial incrementando su número cuántico principal, entre otras cosas.
A su vez un electrón, por ejemplo, tiene una capacidad para producir un cambio (energía) simplemente por ser un electrón, dejando de lado la capacidad que este tiene de producir un cambio en algo debido a su velocidad o a su posición con respecto a otras cargas o masas. Se observa que un fotón energético tiene una probabilidad de que se desintegre en un par electrón positrón. Dejando nuevamente de lado la velocidad que estos adquieren, ¿donde se fue la energía del fotón que dependía de su frecuencia? pues a las mismas partículas, a su masa.
Así que la masa en reposo de una partícula es la cambio que tiene que producir algo (por ejemplo un fotón) para crear esa partícula. O a la inversa, si esa partícula desaparece generará un cambio en otro lado. Por ejemplo si se empiezan a aniquilar partículas y antiparticulas al lado mio me va a quedar la piel rostizada o me va a agarrar un cancer.

[jdvillavicencio]

Re: ¿Qué es la energía?

hay dos tipos de física: la física clásica (por Newton)y la física cuántica (en la que los cuerpos se mueven a velocidad de la luz). por lo que el concepto de energía es diferente los dos tipos de física y tú los quieres juntar en uno sólo lo que resulta difícil

[visitante20160513]

Re: ¿Qué es la energía?

Sí, pero energía no debería haber nada más que una, y hoy por hoy hay varias, que además no pueden relacionarse entre si. Mientras la física no establezca una relación entre ellas pues no nos vamos a quedar a gusto, creo yo.

Salu2, Jabato.

[Weip]

Re: ¿Qué es la energía?

hay dos tipos de física: la física clásica (por Newton)y la física cuántica (en la que los cuerpos se mueven a velocidad de la luz). por lo que el concepto de energía es diferente los dos tipos de física y tú los quieres juntar en uno sólo lo que resulta difícil

Hombre, yo diría que la física tiene bastante más de dos ramas. Si no mal iríamos. Lo que pones en paréntesis sobre la física cuántica no es correcto, creo que te refieres a la relatividad especial pero aún así esta trata también los cuerpos que no se mueven a la velocidad de la luz.

[jinawee]

Re: ¿Qué es la energía?

Si no estoy mal enterado, la energía en mecánica clásica y cúantica es lo mismo, una cantidad conservada que surge debido a la simetría temporal (eso de que el Hamiltoniano es el generador de translaciones temporales).

[visitante20160513]

Re: ¿Qué es la energía?

Creo que eso no es verdad, la definición del concepto de Hamiltoniano está muy bien, pero el origen de la substancia es distinto. Y si es así dime ¿de donde sale la cuantificación de la energía? ¿qué significado tiene para ti la energía del fotón? ¿Se puede dar una interpretación clásica al principio de incertidumbre o al de exclusión de Pauli? La energía en cuántica no tiene nada que ver con la energía clásica, ni por su origen ni por su tratamiento. En mi modesta opinión, claro. Ocurre algo parecido con la relatividad, la energía es la componente oculta de la cantidad de movimiento, al igual que el tiempo es la componente oculta del espacio. Nada que ver con los puntos de vista clásicos.

Podríamos decir, afinando mucho, que la física moderna se la han inventado los físicos. La física moderna no se demuestra sino que se postula, y luego la naturaleza les da la razón. Einstein postuló la invarianza de la velocidad de la luz (!), Srödinger se sacó su famosa ecuación de la manga (!!), Heisemberg se inventó el principio de incertidumbre (!!!), etc.

Salu2, Jabato.

[chap]

Re: ¿Qué es la energía?

Imagina que la física hubiese llegado hasta hoy sin definir la energía. Es decir más o menos como era en tiempos de Newton. Para doctorarte te piden que dediques la tesis a definir una función matemática que represente las dos cualidades básicas de los entes físicos, existir y participar en acontecimientos. ¿ Qué tipo de función cumpliría ambas condiciones ?

[visitante20160513]

Re: ¿Qué es la energía?

La cantidad de participación en los acontecimientos puede ser evaluada por la fuerza, la cantidad de existencia puede ser evaluada por su duración por lo tanto yo elegiría el impulso, producto de ambas magnitudes:

$I=F\Delta t$

Salu2, Jabato.

[Rodri]

Re: ¿Qué es la energía?

Quizá a alguno le sorprenda saber que la conservación de la energía, es decir, el principio de que existe "algo" en la naturaleza que se transforma en los procesos físicos o químicos y que ni se crea ni se destruye, es un principio relativamente reciente en términos históricos. Fue evidenciándose de forma gradual en la segunda mitad del siglo XIX con los estudiosos de la Termodinámica (Mayer, Helmholtz, Joule, Clausius,...), cuando ya la tecnología permitía construir máquinas (de vapor, eléctricas, etc.) que mostraban cómo procesos de "cambio" en un sistema de muy diferente naturaleza podían convertirse unos en otros.

Luego está lo que llamamos "energía" en un contexto socioeconómico. Esta otra acepción de "energía" en realidad es el mismo concepto de "energía" del contexto científico, pero considerada globalmente en términos de "física social", es decir, modelando una sociedad como un sistema físico hipercomplejo.

Me gustaría añadir una reflexión sobre esto:

La energía se define en Física como la capacidad de un sistema físico para realizar trabajo. El trabajo se emplea en realizar cambios en el sistema. Por tanto podría verse la energía como la capacidad de cambio de un sistema. Así, un universo sin energía sería un universo estático, sin capacidad de evolución.
Por ejemplo, si calentamos un gas (le damos energía térmica) el gas se expandirá, cambiando así la configuración del "sistema". Esto mismo sucede en términos de física social: la industria necesita energía (Mega-Watios-hora) para poder transformar materias primas en productos, introduciendo así cambios en el sistema; la población necesita energía para moverse, para iluminar sus hogares, para calentarse, para cocinar, para trabajar, etc. ... es decir para mantener los procesos de cambio en la configuración de ese sistema hipercomplejo, sin los cuales la sociedad sería un fósil, un sistema muerto, congelado, estático. Sin embargo, el "formato" en que un sistema complejo puede absorber la energía no es arbitrario. Los Megawatios-hora de un huracán destruyen una ciudad, pero esa misma cantidad de Megawatios-hora en el "formato" adecuado (electricidad en la red, gas natural en las calderas, gasolina, ...) hacen que esa ciudad funcione y alimente sus procesos de cambio adecuadamente.
Personalmente, la relación entre la energía y complejidad de los sistemas me parece muy interesante y considero que podría ser un campo de estudio "transversal" para la Física, la Ingeniería, la Economía y la Sociología... Si alguien sabe de bibliografía sobre el tema la agradecería referencias.