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EL INICIO
A finales del siglo XVII y contemplar como el desarrollo de la máquina de vapor supuso un cambio tecnológico, económico y social. Curiosamente, los ingenieros de la época fueron perfeccionando las máquinas de vapor, haciéndolas cada vez más eficientes pero, nadie sabía a ciencia cierta qué principios físicos se daban en este tipo de máquinas e incluso, no se tenía muy claro el concepto de calor. -
EL MISTERIO
¿Qué es calor? Por un lado, teníamos a aquellos científicos que pensaban que 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. -
MEDICIÓN DE LA TEMPERATURA
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 (esto pasa por ejemplo, al derretir hielo ya que, el calor aportado queda “oculto” en gran medida pues si se coloca un termómetro junto a un bloque de hielo que se está calentando con el fin de derretirlo, la temperatura de dicho bloque sigue siendo de 0 ºC). -
EL PRIMER CALORÍMETRO
Antonine-Laurent de Lavoisier y Pierre Simon Laplace, desarrollaron un calorímetro de hielo. Con este “artefacto” midieron el calor entregado por un cuerpo. En concreto, pudieron comprobar que un fragmento de cobre y otro de madera con igual masa y temperatura, derretían una cantidad diferente de hielo. -
¿EL VERDADERO CONCEPTO?
El estadounidense Benjamin Thompson que se encontraba trabajando en Alemania, creyó descubrir qué era el calor. Afirmaba que el calor era el movimiento de las partículas minúsculas que componían la materia. -
THOMPSON Y LOS CAÑONES
El gobernador de Baviera encomendó a Thompson la supervisión de los cañones construidos para la defensa de las fronteras. En el proceso de taladrar el ánima de los cañones, Thompson observó que se producía un aumento de temperatura en la estructura del cañón, en las virutas metálicas y en el propio taladro, de modo que parecía generarse calor continuamente en lugar de conservarse (como predecía la teoría del fluido calórico). -
EXPERIMENTOS DEL CONDE DE RUMFORD
Para intentar demostrar qué pasaba, llevó a cabo una serie de experimentos para explicar el fenómeno de los cañones. En uno e ellos utilizó agua para refrigerar el taladrador y la estructura del cañón. Thompson, midió el aumento de temperatura del agua y observó “el asombro que expresaban el público allí presente viendo que la gran cantidad de agua que podía hervir sin necesidad de emplear ningún fuego”. -
NUEVAS CONCLUSIONES
La conclusión particular de Thompson fue 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. -
"EL ORIUNDO DE MANCHESTER"
James Prescott Joule, oriundo de Manchester, maravillado por la máquina de vapor, tuvo la oportunidad de estudiar una de ellas a fondo, ya que su familia, que se dedicaba a la industria de la cerveza, poseía una. Después de mucho tiempo estudiando dicha máquina, quedó ciertamente aburrido del tema. Es por ello que se sintió atraído por otro fenómeno físico: la producción de trabajo mecánico mediante magnetismo y electricidad. -
LA TEORÍA SOBRE LA MÁQUINA DE VAPOR
Carnot había publicado una teoría sobre la máquina de vapor. 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 además también planteó una analogía con la cantidad de agua y de calor. -
TEORÍA DE CARNOT
Carnot señaló que una determinada cantidad de calor absorbida, siempre tenía que volver a ser entregada después de realizar un trabajo mecánico. Es decir, la teoría de Carnot estaba basada en un circuito térmico cerrado en donde ya está presente el calor y, por tanto, no necesitaba ser producido. -
EL MOTOR ELÉCTRICO DE FARADAY
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 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. -
LAS NUEVAS PREGUNTAS DE JOULE
No obstante, Joule observó un fenómeno curioso en el funcionamiento del motor de Faraday: el motor eléctrico, 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. Esta duda condujo a Joule a llevar a cabo experimentos durante varios meses, consistentes básicamente en hacer pasar corriente eléctrica por alambres metálicos de diferente longitud, espesor y material. -
LA LEY DE JOULE
Joule, mediante experimentos, iba midiendo el calor producido y llegó a una conclusión muy interesante y que hoy conocemos como Ley de Joule: “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”. Siguió trabajando día y noche sobre la medición del calor en diferentes procesos. Un experimento consistió en poner una rueda con paletas acopladas en un gran barreño con agua. -
WILLIAM TOMSON BUSCA LA VERDAD
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. -
UNIÓN DE LAS DOS TEORÍAS: THOMSON
Después de esto concluyó que tanto Joule como Carnot, tenían razón, simplemente, había que ser capaz de vincular dichas teorías. Desarrolló una nueva teoría del calor: la termodinámica. Para ello, partió de dos postulados fundamentales. El primero: el calor no es más que una forma de energía que es generada por ejemplo, a través de trabajo mecánico. El segundo: el calor nunca puede ser transformado en su totalidad en trabajo mecánico, ya que una parte siempre queda sin usar. -
JOULE Y THOMPSON
A mediados del siglo XIX, algunas de estas preguntas encontraron respuestas que, a día de hoy, son tomadas como verdades absolutas gracias a científicos como James Prescott Joule y William Thompson quienes algunos autores denominan, de una manera un tanto poética, como los descubridores de la energía. -
UNIDADES DE MEDIDA
En el año 1976 se decide cambiar el nombre de unidad de energía por el de Joule (Julio). Después de este descubrimiento Joule, se pondría en contacto con otros científicos de la época para compartir sus experiencias y las conclusiones derivadas de las mismas. Pero, al ser un investigador desconocido, su impacto fue nulo. Aparte de esto, su tesis sobre cómo se generaba el calor, se oponía al paradigma imperante en la época. -
LA TERMODINAMICA HOY
En la actualidad, varios ingenieros, científicos y físicos han hecho experimentos y distintos sistemas que ponen a prueba las leyes antiguas del termo dinamismo y el calor. ¿Qué pasará? Dejemos que el futuro nos sorprenda
