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Ciencias y letras por Salvador Ruíz Fargueta

Ciencias y letras, trata de acercar las dos culturas , favorecer su mestizaje. En realidad, sólo es una cultura que nos puede acercar más a nosotros mismos, a las complejas relaciones humanas, al mundo y a sus interrogantes. El autor, ingeniero y físico, es editor de La bella teoría. Publica los días 1 de cada mes.

Biografía del calor

El uso y dominio del fuego supuso una verdadera revolución para los hombres primitivos, de hecho la palabra hogar hace referencia al fuego alrededor del cual crece la existencia de una familia. Mucho después la comprensión del calor como movimiento y su aplicación para construir la máquina de vapor dio paso a la Revolución Industrial que cambió, para siempre, nuestra sociedad.

Sobre la mitad del siglo XVIII, un médico escocés llamado James Black (1728-1799) consideraba que el calor era una especie de fluido que llamó calórico, capaz de penetrar todos los cuerpos materiales aumentando su temperatura. Además de la definición original de “caloría” introdujo la noción de capacidad calorífica y de calor latente. La analogía entre calor y fluido fue desarrollada todavía más por Sadi Carnot , pionero en el estudio de la termodinámica (calor-fuerza), que comparaba la máquina de vapor con una rueda hidráulica. De la misma forma que la caída del agua desde gran altura es capaz de empujar la rueda, suponía que el calor era un fluido que actuaba de forma semejante al pasar de un punto de mayor temperatura (caldera) a otro de menor temperatura (refrigerador).

Sin embargo el calor es movimiento, y esta idea se le ocurrió a un soldado profesional, Benjamin Thomson nacido en Massachussetts, y fue desarrollada por experimentos realizados en una fábrica de cañones. No estaba convencido de que el calor fuera una cierta sustancia semejante a todas las demás. La razón de sus dudas era el hecho de que el calor se produce de la nada, mediante la fricción como había comprobado en innumerables ocasiones en la fábrica de cañones, o como comprobamos en acciones tan cotidianas como la de frotarnos las manos. En su artículo en London PhilosophicalTransactions (1799) escribía:“¿Qué es el calor. No puede ser una sustancia material. Me parece difícil, si no absolutamente imposible, imaginarme que el calor sea otra cosa que aquello que en este experimento (perforación del cañón) estaba siendo suministrado continuamente al trozo de metal cuando el calor aparecía, a saber, movimiento.”

Las ideas de Thomson y de Carnot fueron desarrolladas varias décadas después por el físico alemán Julius Robert Mayer en su artículo “Observaciones sobre las fuerzas de la naturaleza inanimada, publicado en 1842. Mayer dispuso un experimento en una fábrica de papel donde la pulpa contenida en una gran caldera era removida por un mecanismo movido por un caballo.Pero quien, finalmente, llegó a medir el equivalente mecánico del calor por un método parecido fue el inglés James Prescott Joule . Joule estableció que hay una proporcionalidad directa entre el trabajo realizado y el calor producido. En 1843, al anunciar el resultado de sus estudios, escribía: “El trabajo realizado por un peso de una libra que desciende 772 pies en Manchester, elevará la temperatura de una libra de agua en un grado Farenheit”. Esta es la cifra que, expresada en estas u otras unidades, se usa ahora universalmente siempre que se ha de traducir la energía térmica en energía mecánica o viceversa.

Incluso una idea equivocada, el pensar que el calor era una sustancia fluida capaz de atravesar todos los cuerpos, fue útil en su tiempo y dio lugar a una interpretación intuitiva y muy interesante sobre el funcionamiento de la máquina de vapor. Pero fue el experimento, la capacidad de contrastar las ideas con la realidad, lo que le dio la clave a Thomson de que el calor no era una sustancia, una clase de fluido, sino movimiento. Joule, finalmente, encontró la relación exacta entre el calor y la energía mecánica que lo genera. A partir de ahí, en la segunda mitad del siglo XIX, comenzó el estudio de la comprensión de las leyes que permiten transformar la energía mecánica en calorífica y viceversa por científicos tan relevantes como el físico alemán Rudolph Clausius y el inglés Lord Kelvin Kelvin . Finalmente quedaron establecidas la primera y la segunda ley de la termodinámica, o estudio de la circulación de la energía calorífica y de cómo produce movimiento.

Todas estas ideas llevaron a la construcción de la máquina de vapor en la que se basa la Primera Revolución Industrial que desde fines del siglo XVIII en Inglaterra y desde casi mediados del siglo XIX aceleró el desarrollo económico de muchos de los principales estados de Europa Occidental y de los Estados Unidos. Supuso el mayor conjunto de transformaciones socioeconómicas, tecnológicas y culturales de la Historia de la humanidad, desde el Neolítico.

Salvador Ruiz Fargueta | 01 de junio de 2010

Comentarios

  1. Marcos
    2010-06-02 06:18

    Se que es una obviedad para cualquiera minimamente enterado de cómo funcionan las ciencias, pero yo acabo de ver en este artículo con absoluta claridad la idea de que las teorías científicas equivocadas suelen contribuir al avance científico igualmente; me refiero a lo de la idea de que el calor atravesaba todos los cuerpos y la máquina de vapor.

    Interesantísimo e ilustrativo artículo, Salvador.

    Saludos

  2. Salvador
    2010-06-02 15:46

    Gracias Marcos, no creas que todos los científicos quieren ver tan claro cómo progresa la ciencia. Se suele tener la tendencia a presentar su desarrollo como un proceso casi ideal, pero la realidad en muchos casos es que se avanza a trompicones y a base de errores que se van corrigiendo con la prueba, con el experimento.

    Saludos.



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