La ley de conservación de la energía nos dice que la energía no se puede crear, ni se puede destruir, solo puede cambiar de forma. Entonces, por ejemplo, si vas a la parte superior de un tobogán, tendrás “energía potencial gravitacional”. Si luego montas el tobogán hacia abajo, esa energía habrá tomado la forma de “energía cinética” – la energía de movimiento.
Excepto no todo.
Si estuvieras en un tobogán sin fricción, sí, la transformación estaría completa. Sin embargo, no puede obtener un deslizamiento sin fricción. Lo que esto significa es que, aunque esperarías ir a una cierta velocidad en la parte inferior de la diapositiva en función de lo alto que esté, nunca llegarás a esa velocidad. Siempre será al menos un poco más lento, y dependiendo de cuán resbaladizo o no sea ese deslizamiento, podría ir mucho más lento.
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Esto parece implicar que la conservación de la energía en realidad no se cumple: ¿dónde va la energía potencial si no es hacia la energía cinética? Bueno, se convierte en calor. Parte de la energía potencial gravitacional se destinará al calentamiento de su trasero, en lugar de su aceleración en el deslizamiento. Esto sucede cada vez que se convierte la energía . Entonces, por ejemplo, una planta de energía convierte la energía química en el carbón en energía eléctrica, pero en el camino, gran parte de esa energía química se pierde en el calor. O, por ejemplo, una estrella podría ser un gran horno nuclear que exprime elementos ligeros en elementos pesados, energía gravitacional en energía nuclear, pero genera una enorme cantidad de calor en el proceso.
Ahora, es cierto que podemos usar el calor. A menudo lo hacemos, en realidad: la mayoría de las centrales eléctricas funcionan calentando agua y utilizando el vapor resultante para hacer girar una turbina para generar energía eléctrica. Sin embargo, esto requiere concentrar el calor en cuestión: no se puede hervir agua simplemente usando el calor en el aire. Esto tampoco sucederá espontáneamente. La segunda ley de la termodinámica nos dice que el universo se mueve naturalmente de un estado ordenado a uno desordenado. Como ejemplo, no puede tocar un bloque de hielo y calentarse mientras el hielo se enfría; claro, eso es una transferencia de energía, pero aumenta el orden general del sistema (su dedo y el hielo), lo que significa que No sucederá espontáneamente. La única manera de lograr que eso suceda es comenzar a bombear más energía al sistema, lo que requerirá aumentar el desorden de algún sistema más grande.
O, para usar un ejemplo no científico, su habitación no se limpiará a menos que decida gastar algo de energía en limpiarla.
Entonces, ¿cuál es el estado más desorganizado posible? El calor se distribuye uniformemente sobre el universo, y todo en el universo tiene la misma temperatura. Esa es la dirección en la que está evolucionando el universo, y si extrapolamos miles de millones de años en el futuro, ese es un posible resultado para el fin del universo. Esto se llama “la muerte por calor del universo”, y ha sido una hipótesis desde la década de 1850. Notarás que todavía hay energía en el universo en esa situación, pero es completamente inutilizable por cualquier cosa, por lo que el universo está muerto como resultado. Dependiendo de varios factores cosmológicos, la temperatura del universo podría terminar en cero absoluto o, más probablemente, dados los descubrimientos en astronomía desde mediados del siglo XIX, algo más alto que eso.
Esto probablemente sucederá un googol años después del Big Bang. Un googol es un 1 con 100 ceros después. El universo tiene actualmente menos de 15 mil millones de años (15 con ocho ceros después), así que sí, no te preocupes por eso.
También debo señalar que esta es una de varias teorías sobre cómo termina el universo. Ninguno de ellos depende de que la energía no se conserve, pero “la Gran Congelación” es probablemente la teoría más fácil de entender. Otras teorías incluyen:
- “The Big Crunch”: el universo comienza a encogerse de nuevo en sí mismo. Dado que el universo se está expandiendo actualmente a un ritmo acelerado, esto parece poco probable, pero dado que no tenemos idea de qué es la “energía oscura” además de que está impulsando la aceleración, está lejos de ser imposible. Es posible que Big Crunch ya haya sucedido un número incontable de veces, y que estemos viviendo entre dos de ellos.
- “The Big Rip”: la expansión del universo desgarra toda la materia.
- Varios otros que no pretendo entender, soy un ingeniero entrenado, no un cosmólogo: el destino final del universo – Wikipedia
