¿El concepto de trabajo sólo se define en la mecánica?

Question

Estoy estudiando la energía y el trabajo, hasta ahora parece que trabajo sólo tiene sentido en la cinemática (objetos que se mueven), pero la energía tiene sentido en muchos otros aspectos (eléctrico, termodinámico, mecánico).

¿Es el trabajo un concepto sólo aplicable en la mecánica? Si lo es, ¿por qué se utiliza para definir la energía? ¿Se puede definir la energía sin hablar de trabajo?

El trabajo en julios sólo tiene sentido cuando el julio se define como $N*m$ a diferencia de, por ejemplo, $C*V$ ?

Answer 1

En la cinemática se describen y analizan las trayectorias, pero no su conexión con otros procesos físicos. En la cinemática no hay fuerza.

El concepto de trabajo utiliza el concepto de fuerza, por lo que no pertenece a la cinemática. Pertenece a la dinámica, un estudio de los orígenes de los cambios en el movimiento.

si es así, ¿por qué se utiliza para definir la energía? ¿se puede definir la energía sin hablar de trabajo?

Hay varios conceptos de "energía", incluso en física, pero el significado dominante y más importante en física se basa siempre en el concepto de trabajo. La energía cinética, potencial e interna son todas de este tipo.

Answer 2

Joule, en sus famosos experimentos, demostró la relación uno a uno entre el trabajo mecánico y el cambio de energía interna. Posteriormente, otros demostraron la equivalencia entre éstos y el trabajo eléctrico (y otras formas de energía).

Answer 3

Sí La energía puede definirse sin referencia al trabajo. En el contexto de la física más avanzada como Mecánica lagrangiana Hay Teorema de Noether Afirma que para cada simetría presente en nuestras leyes físicas, existe una cantidad conservada (que no cambia con el tiempo) que está asociada a esta simetría. Por ejemplo, si las leyes de la física no dependen de tu posición en el espacio, existe una cantidad (momento lineal) que se conserva. Cuando las leyes de la física no cambian con el tiempo (mostrando una simetría temporal-translacional), existe una cantidad que se conserva, esta cantidad la llamamos energía. Esta es la definición más precisa que encontrarás para la energía.

En cuanto a $\text{CV}$ donde supongo que te refieres a $\text{Coulomb}$ $\text{Volt}$ se observará en el análisis dimensional que ésta tiene las mismas unidades que la de $\text{Joule}$ : $$\text{CV= C} \dfrac{\text{Nm}}{\text{C}}\text {=Nm}$$ .

Y es una relación válida, se trata de unidades de energía potencial eléctrica.

Answer 4

El trabajo, por definición, es mecánico. La energía potencial y la energía cinética pueden convertirse en trabajo. También se habla, por ejemplo, de calor utilizando la energía, que parece no tener nada que ver ni con la energía potencial ni con la energía cinética. Pero más adelante, en la mecánica estadística, el calor está relacionado con la energía cinética de las partículas. Pero es demasiado costoso utilizar la energía cinética molecular para el cálculo del calor. Por lo tanto, utilizamos la energía en general.