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Principio de la minima energia

Energía de tensión

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El principio de la energía mínima es esencialmente una reformulación de la segunda ley de la termodinámica. Establece que para un sistema cerrado, con parámetros externos y entropía constantes, la energía interna disminuirá y se acercará a un valor mínimo en el equilibrio. Por parámetros externos se entiende generalmente el volumen, pero pueden incluirse otros parámetros especificados externamente, como un campo magnético constante.

En cambio, para los sistemas aislados (y con parámetros externos fijos), la segunda ley establece que la entropía aumentará hasta alcanzar un valor máximo en el equilibrio. Un sistema aislado tiene una energía y una masa totales fijas. Un sistema cerrado, en cambio, es un sistema que está conectado a otro y no puede intercambiar materia (es decir, partículas), sino otras formas de energía (por ejemplo, calor), con el otro sistema. Si, en lugar de un sistema aislado, tenemos un sistema cerrado, en el que la entropía, y no la energía, permanece constante, entonces se deduce de la primera y la segunda ley de la termodinámica que la energía de ese sistema bajará a un valor mínimo en el equilibrio, transfiriendo su energía al otro sistema. Para decirlo de nuevo:

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Principio de energía libre

No entiendo qué debería buscar en los problemas que piden energía de las longitudes de onda para distinguir el uso de la primera ecuación que presenté frente a la segunda. Se agradecería cualquier aclaración al respecto.

Buena pregunta, de hecho. La forma en que pensaste hacer el problema al principio está bien conceptualmente, pero usaste la ecuación equivocada: $E=\frac{hc}{\lambda}$ se aplica sólo a los fotones u otras partículas sin masa. La ecuación real para calcular la longitud de onda de De Broglie es

Usando un microscopio normal, no se puede hacer mucho mejor, como dice el límite de Abbe. Creo que ese es el límite al que te referías implícitamente cuando decías que la longitud de onda tenía que ser mayor que 0,1 nm$. Véase

Comentarios

Dos conceptos fundamentales de la termodinámica son que los sistemas intentan minimizar su energía potencial, mientras que la tendencia es maximizar la entropía (por supuesto no soy nada preciso en la afirmación anterior, pero espero poder transmitir el asunto.    Además, las dos pueden combinarse en forma de energía libre según el sistema considerado).

En el caso de la entropía, la mecánica estadística explica que el número de microestados correspondientes a una disposición desordenada es mucho mayor que el número de microestados correspondientes a una disposición ordenada.    Si asignamos probabilidades iguales a todos los microestados, esto significaría que hay una mayor probabilidad para los estados correspondientes a una mayor entropía.    Por lo tanto, los sistemas aislados tienden a aumentar su entropía con el tiempo.    (Por favor, corríjanme, si estoy cometiendo algún error fundamental aquí).

  Balance de energia en sistemas abiertos

Mi pregunta es: ¿hay alguna explicación semejante para el principio de la energía potencial mínima?    En otras palabras, ¿por qué un sistema debería intentar minimizar su energía potencial? ¿Es sólo una observación o una hipótesis?

Principio de mínima acción

El principio de mínima energía potencial total es un concepto fundamental utilizado en física, química, biología e ingeniería. Afirma que una estructura o cuerpo se deformará o desplazará hasta una posición que minimice la energía potencial total, y que la energía potencial perdida se disipará en forma de calor. Por ejemplo, una canica colocada en un cuenco se desplazará hasta el fondo y descansará allí, y del mismo modo, una rama de árbol cargada de nieve se doblará hasta una posición más baja. La posición inferior es la posición de mínima energía potencial: es la configuración estable para el equilibrio. Este principio tiene muchas aplicaciones en el análisis estructural y en la mecánica de sólidos.

  Energias verdes alternativas

La tendencia a la energía potencial total mínima se debe a la segunda ley de la termodinámica, que establece que la entropía de un sistema se maximizará en el equilibrio. Dadas dos posibilidades -un bajo contenido térmico y una alta energía potencial, o un alto contenido térmico y una baja energía potencial-, este último será el estado con mayor entropía y, por tanto, será el estado hacia el que se mueva el sistema.

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