Desarrollo Histórico De La Teoría Del Calor
Páginas: 14 (3390 palabras)
Publicado: 29 de julio de 2012
DESARROLLO HISTÓRICO DE LA TEORÍA DEL CALOR
W. Greiner, L. Neise y H. Stöcker
Todas las personas poseemos un sentido natural para
calor y temperatura. Sin embargo, el desarrollo histórico
de la termodinámica nos muestra lo extremadamente dificil que es sintetizar y entender dichos conceptos en términos físicos y matemáticos. Los problemas que actualmente tienen los estudiantes para entenderque calor y
trabajo no son variables de estado, o los que tienen con el
concepto de entropía, también le han producido dolores
de cabeza a muchos grandes físicos. Por lo mismo, es
interesante saber cómo se aclaró la naturaleza del calor.
I.
EL TERMÓMETRO.
A Daniel Fahrenheit (1686-1736) se le puede considerar
el primero en cuantificar el concepto de temperatura por
sus trabajos contermómetros cerrados de líquidos. Los
griegos ya usaban la expansión de gases al ser calentados para poner en movimiento autómatas y jugetes. Por
ejemplo, al abrir las puertas de un templo encendiendo
un fuego. Galileo Galilei (1564-1642), Evangelista Torricelli (1608-1647, conocido por el barómetro y por darle
nombre a la unidad de presión Torr) y Otto von Guericke (1602-1686) se esforzaronpor usar la expansión de
los gases para construir termómetros. La molesta influencia de las variaciones en la presión atmosférica, así como
pequeños errores de construcción hicieron imposible la reproducción de sus mediciones. Fahrenheit fue el primero
en superar estas dificultades y en introducir una escala
de temperatura razonable. Utilizó como punto cero la
mezcla más fría que pudo producir (0◦ F= −17.8 ◦ C) y
definió como 100 ◦ F la temperatura normal de la sangre
(= 37.8 ◦ C). Desde entonces se utilizaron muchos otros
puntos fijos, como el punto de fusión del hielo y el de
ebullición del agua, el punto de fusión de la mantequilla
o del aceite de anís, así como la temperatura más baja
observada en Florencia.
De esta forma, es natural que no se haya desarrollado
una convencióngeneral o escala absoluta. Esto también
debido a la gran diferencia entre los métodos de medición
entonces usados. Por ejemplo, el líquido elegido. John
Dalton (1766-1844) reconoció que de la Ley de GayLussac se deriva la existencia de un punto cero absoluto.
Sin embargo, fue Lord Kelvin quien logró eliminar la arbitrariedad ya entonces generalizada.
Joseph Black (1728-1793) aclaró ladiferencia conceptual entre temperatura θ y cantidad de calor Q. Definió
en 1760 a la caloría como la cantidad de calor que necesita 1g de agua para aumentar su temperatura en 1 ◦ C.
También introdujo los conceptos de calor específico y de
calor latente. Desde entonces, y hasta aproximadamente
1850, el calor fue visto como un tipo de sustancia.
II.
LEY DE LOS GASES IDEALES.
En 1654 Otto vonGuericke presentó al senado de
Ratisbona un impresionante experimento: Con su bomba
de pistones evacuó el interior de un pequeño cascarón esférico formado por dos hemisferios, permitiendo primero
que dos caballos, luego cuatro e incluso ocho intentaran
separarlos. Sólo con 16 caballos fue posible hacerlo, después de un intenso estallido. Sus bombas permitieron
variar la presión de los gases envarios órdenes de magnitud. Robert Boyle (1627-1691) utilizó esta técnica en
1661 para estudiar la elastisidad de los gases. Townley
repitión en 1669 los experimentos de Boyle y reconoció
que a temperatura constante el producto de la presión
por el volumen no cambia, lo que actualmente se conoce
como Ley de Boyle-Mariotte, dado que también fue descubierta por Edme Mariotte en 1676. J.Bernoulli reconoció en 1683 que dicha ley sólo se cumple de forma aproximada y que depende también de la fórmula barométrica.
Por 1800 Joseph Louis Gay-Lussac notó que el coeficiente de expansión volumétrica α, V = V0 (1 + αθ), es
aproximadamente el mismo para todos los gases, y obtuvo un valor de 1/267 ◦ K−1 . Juntando la Ley de BoyleMariotte y el Principio de Avogadro, de que en el mismo
volumen...
W. Greiner, L. Neise y H. Stöcker
Todas las personas poseemos un sentido natural para
calor y temperatura. Sin embargo, el desarrollo histórico
de la termodinámica nos muestra lo extremadamente dificil que es sintetizar y entender dichos conceptos en términos físicos y matemáticos. Los problemas que actualmente tienen los estudiantes para entenderque calor y
trabajo no son variables de estado, o los que tienen con el
concepto de entropía, también le han producido dolores
de cabeza a muchos grandes físicos. Por lo mismo, es
interesante saber cómo se aclaró la naturaleza del calor.
I.
EL TERMÓMETRO.
A Daniel Fahrenheit (1686-1736) se le puede considerar
el primero en cuantificar el concepto de temperatura por
sus trabajos contermómetros cerrados de líquidos. Los
griegos ya usaban la expansión de gases al ser calentados para poner en movimiento autómatas y jugetes. Por
ejemplo, al abrir las puertas de un templo encendiendo
un fuego. Galileo Galilei (1564-1642), Evangelista Torricelli (1608-1647, conocido por el barómetro y por darle
nombre a la unidad de presión Torr) y Otto von Guericke (1602-1686) se esforzaronpor usar la expansión de
los gases para construir termómetros. La molesta influencia de las variaciones en la presión atmosférica, así como
pequeños errores de construcción hicieron imposible la reproducción de sus mediciones. Fahrenheit fue el primero
en superar estas dificultades y en introducir una escala
de temperatura razonable. Utilizó como punto cero la
mezcla más fría que pudo producir (0◦ F= −17.8 ◦ C) y
definió como 100 ◦ F la temperatura normal de la sangre
(= 37.8 ◦ C). Desde entonces se utilizaron muchos otros
puntos fijos, como el punto de fusión del hielo y el de
ebullición del agua, el punto de fusión de la mantequilla
o del aceite de anís, así como la temperatura más baja
observada en Florencia.
De esta forma, es natural que no se haya desarrollado
una convencióngeneral o escala absoluta. Esto también
debido a la gran diferencia entre los métodos de medición
entonces usados. Por ejemplo, el líquido elegido. John
Dalton (1766-1844) reconoció que de la Ley de GayLussac se deriva la existencia de un punto cero absoluto.
Sin embargo, fue Lord Kelvin quien logró eliminar la arbitrariedad ya entonces generalizada.
Joseph Black (1728-1793) aclaró ladiferencia conceptual entre temperatura θ y cantidad de calor Q. Definió
en 1760 a la caloría como la cantidad de calor que necesita 1g de agua para aumentar su temperatura en 1 ◦ C.
También introdujo los conceptos de calor específico y de
calor latente. Desde entonces, y hasta aproximadamente
1850, el calor fue visto como un tipo de sustancia.
II.
LEY DE LOS GASES IDEALES.
En 1654 Otto vonGuericke presentó al senado de
Ratisbona un impresionante experimento: Con su bomba
de pistones evacuó el interior de un pequeño cascarón esférico formado por dos hemisferios, permitiendo primero
que dos caballos, luego cuatro e incluso ocho intentaran
separarlos. Sólo con 16 caballos fue posible hacerlo, después de un intenso estallido. Sus bombas permitieron
variar la presión de los gases envarios órdenes de magnitud. Robert Boyle (1627-1691) utilizó esta técnica en
1661 para estudiar la elastisidad de los gases. Townley
repitión en 1669 los experimentos de Boyle y reconoció
que a temperatura constante el producto de la presión
por el volumen no cambia, lo que actualmente se conoce
como Ley de Boyle-Mariotte, dado que también fue descubierta por Edme Mariotte en 1676. J.Bernoulli reconoció en 1683 que dicha ley sólo se cumple de forma aproximada y que depende también de la fórmula barométrica.
Por 1800 Joseph Louis Gay-Lussac notó que el coeficiente de expansión volumétrica α, V = V0 (1 + αθ), es
aproximadamente el mismo para todos los gases, y obtuvo un valor de 1/267 ◦ K−1 . Juntando la Ley de BoyleMariotte y el Principio de Avogadro, de que en el mismo
volumen...
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