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Principos de la investigacion
A finales del siglo XVII, el desarrollo de la máquina de vapor supuso un cambio tecnológico, económico y social sin precedentes. No se tenía muy claro el concepto de calor. -
El calorimetro de hielo.
Antonine-Laurent de Lavoisier y Pierre Simon Laplace, desarrollaron un calorímetro de hielo. Con este “artefacto” midieron el calor entregado por un cuerpo. -
Benjamin Thompson y la teoría del calor como algo no material.
El concluyo, (despues de varios experimentos) que el calor no podía ser una sustancia material, ya que parecía no tener límite. Más bien parecía que era el resultado del rozamiento o del trabajo realizado por las fuerzas aplicadas. No obstante, la “teoría del calor” de Benjamin Thompson no acababa de tener mucha aceptación en los círculos académicos de la época. -
Dos concepciones del calor
Por un lado, teníamos a aquellos científicos que pensaban que el calor eran las pequeñas partículas que componían la materia en movimiento y, por otro lado, se encontraban aquellos científicos que seguían la teoría de la electricidad, los cuales, imaginaban el calor como un “líquido imponderable” de forma similar a cómo se veía la electricidad en aquella época. -
Michel farady y el motor electrico
Michael Faraday, había inventado en 1821 un motor eléctrico que serviría como prototipo para que se fuera mejorando en la industria, años más tarde, Joule descubrió que el motor de Faraday poco tenía que hacer, tanto desde el punto de vista económico como desde el punto de vista de la eficiencia en la producción, frente a la máquina de vapor existente a nivel industrial (consumía demasiado Zinc y líquido de batería). -
Joule y el motor eléctrico de Farady
Joule observó un fenómeno curioso: durante el funcionamiento del motor eléctrico de Faraday, la batería y los conductores eléctricos sufrían un elevadísimo calentamiento. Esto le llevó a preguntarse si sería esa la causa del escaso rendimiento del motor. Según el, “el calor producido aumenta con la resistencia del conductor eléctrico, el cuadrado de la intensidad de la corriente y la duración de la circulación de la misma”, este postulado se llamo la ley de Joule. -
carnot
En 1822, Carnot había publicado una teoría sobre la máquina de vapor. A Carnot le gustaba la idea de comparar la máquina de vapor con “la fuerza del agua”: al igual que el agua cae desde una determinada altura, impulsando una rueda de molino, en una máquina de vapor, el calor fluiría desde una temperatura mayor a otra menor -
La investigacion de Joule
Tras el descubrimiento de esta Ley, Joule siguió trabajando día y noche sobre la medición del calor en diferentes procesos. Un experimento sumamente curioso e importante en la historia de la ciencia, consistió en poner una rueda con paletas acopladas en un gran barreño con agua. Lo que Joule pretendía era comparar el calor generado por el trabajo mecánico y el del agua. -
Jolue y el trabajo.
Finalmente logró establecer una relación precisa entre el trabajo realizado y la elevación de la temperatura, descubriendo así el equivalente mecánico del calor (una determinada cantidad de trabajo mecánico produce una determinada cantidad de calor). -
Thompson y sus estudios de Joule y Carnot.
Thomson, quien había estudiado con dedicación a Carnot, veía una contradicción con las ideas de Joule, pues este último había comprobado que el trabajo mecánico genera calor mientras que Carnot había presentado un circuito cerrado donde ya existía el calor. Fueron cuatro los años que dedicó Thomson a descubrir cuál de las dos teorías era la correcta. Después de esto concluyó que tanto Joule como Carnot, tenían razón, simplemente, había que ser capaz de vincular dichas teorías. -
Joseph Black y la medición del calor.
A finales del siglo XVIII, Joseph Black, un médico, físico y químico de reconocido prestigio en Escocia descubrió, con la ayuda del recién inventado termómetro, que se podía medir la temperatura de un cuerpo pero no el calor efectivamente aportado al mismo. -
primer postulado de Thompson
Es así como Thomson desarrolló una nueva teoría del calor: la termodinámica. Para ello, partió de dos postulados fundamentales. El primero de estos postulados resumía las conclusiones de Joule: el calor no es más que una forma de energía que es generada por ejemplo, a través de trabajo mecánico.Es lo que hoy en día conocemos como primer principio de la termodinámica (la energía no se crea ni se destruye, solo se transforma). -
segundo postulado de Thompson.
El segundo postulado recogía los resultados de Carnot y los interpretaba: el calor nunca puede ser transformado en su totalidad en trabajo mecánico, ya que una parte siempre queda sin usar. Por ejemplo, toda máquina térmica entrega una parte del calor que le es provisto en forma de “descarga de calor”, o sea, que las transformaciones no son equivalentes en ambos sentidos. -
Joule y Thompson.
Joule y Thomson forjaron una profunda amistad teniendo la ciencia como nexo común. Realizaron numerosos experimentos. Uno de ellos consistía en intentar saber qué pasaba con la temperatura de un determinado gas en un recipiente, al modificar la presión sobre sobre él. Estos experimentos fueron apoyados por el Gobierno Británico, quién les financió en gran medida. -
Continuación Joule y Thompson.
Descubrieron lo que hoy se conoce como efecto Joule-Thomson. Este hace referencia al proceso en el cual la temperatura de un sistema disminuye o aumenta al permitir que el sistema se expanda libremente manteniendo la entalpía constante. -
Joule y Thompson 3.
Las aportaciones de numerosos científicos pero, especialmente las de Thompson y Joule, fueron responsables de que hoy estemos estudiando la termodinámica como disciplina dentro de las ciencias físicas. Lamentablemente, ambos científicos no tuvieron el mismo final. -
Carl Von Linden
A finales del siglo XIX, Carl Von Linden, aplicó el efecto Joule-Thomson reiteradamente en un experimento, hasta conseguir llevar el aire a una temperatura tan baja, que se volvió líquido. Este procedimiento que a priori puede que no nos llame excesivamente la atención, se usa hoy en día para convertir en líquido diferentes gases y poder almacenarlos en tanques o botellas. -
Unidad de energia.
Se decide cambiar el nombre de unidad de energía por el de Joule (Julio). -
La termodinámica y el universo.
Cabe destacar también la extraña relación entre la Termodinámica y el Universo: ¿se cumplen las leyes en él? En los años setenta del pasado siglo, los físicos Stephen Hawking y Jacob Bekenstein se dieron cuenta de una extraña propiedad de los agujeros negros: descubrieron que la entropía de estos objetos era proporcional al área del horizonte de sucesos, no así al volumen de su interior. -
Luis solorzano y la segunda ley de la termodinamica.
En el año 2012 un ingeniero venezolano llamado Luís Solórzano afirmaba haber inventado un motor de energía ilimitada, rompiendo así con la segunda ley de la termodinámica. Realmente, en sus experimentos en su laboratorio de Miami, aseguraba que la segunda ley de la termodinámica, funciona en la mayoría de los sistemas, pero no en todos, es por ello que no puede denominarse ley. -
Nanoparticulas.
Jan Gieseler, Romain Quidant, Christoph Dellago, Lukas Novotny publicaron un artículo en que se afirmaba haber descubierto que una nanopartícula situada en una cavidad ultravacía era capaz de violar temporalmente la segunda ley de la termodinámica mientras se encontraba atrapada en un haz de luz láser. Al cortar la realimentación, la partícula vuelve al estado de equilibrio (se calienta). Sin embargo, durante este proceso su temperatura sigue un camino aleatorio, con fluctuaciones estadísticas. -
En la Actualidad...
Lo que está claro es que la termodinámica, como disciplina afín a las ciencias físicas y a la química, no se puede tratar como algo absolutamente aislado de las mismas. Relatividad, física cuántica y física de partículas nos pueden abrir el camino a una nueva termodinámica. Esto genera numerosas cuestiones, a día de hoy sin respuesta: ¿nos encontramos ya ante un nuevo paradigma científico? ¿Qué implicaciones económicas y sociales se derivarán de esta nueva física?…
