…Y dios dijo: “que funcionen las maquinas a vapor”…

…Y Dios dijo: “Que funcionen las maquinas a vapor”…
RESUMEN: “DE LA MAQUINA DE VAPOR AL CERO ABSOLUTO (CALOR Y ENTROPÍA).
Autor: Natalia Torres Rodríguez. Código: 244772.

Generalmente tenemos la idea de que la tecnología y la ciencia siempre han ido de la mano, así vemos como cada paso en la larga carrera de entender el universo dilucida nuevas invenciones que transforman nuestro mundo; elteléfono, la radio, los televisores, la computadora, internet y un sin fin de descubrimientos han sido producto de mentes brillantes, de análisis, observaciones, teorías y porque no, muchas de ellas suerte o coincidencia. Sin embargo cuando analizamos la historia vemos que esta íntima relación tecnología-ciencia no se cumple en todas las ocasiones y más aun no está presente en uno de los másimportantes avances tecnológicos: Las maquinas térmicas, estas últimas que vieron su aparición a gran escala en el planeta durante el siglo XVIII y que evolucionaron sin la menor teoría acerca de las causas de su funcionamiento.

Los primeros pilares en el intento de formalizar la teoría del funcionamiento de las maquinas térmicas se dio a mediados del siglo XVIII por Joseph Black, quien hizo laprimera distinción entre calor y temperatura y quien introdujo por primera vez los conceptos de calor especifico y calor latente ayudado por varias observaciones al ceder o quitar calor de diferentes sustancias; sin embargo hasta este punto no existía un concepto claro de lo que era el calor a pesar de que la gran mayoría de personas aceptaba el concepto del “Calórico” definición del calor que loexplicaba como una sustancia material que se comportaba como un fluido elástico, sutil, que llenaba todos los cuerpos y cuya densidad aumentaba con la temperatura.

A pesar de que muchos científicos ya para finales del siglo XVIII habían encontrado inconsistencias en la teoría del “Calórico”, como la forma de medir su peso, fue solo hasta 1798 con los experimentos del conde Rumford (loscuales daban como resultado que con lo único que se podía relacionar el calor era con el movimiento), que la teoría tambaleó seriamente por primera vez, pero a pesar de esto tendrían que pasar casi 50 años antes de que este punto de vista fuera aceptado completamente. En este panorama de escepticismo se dio la evolución de las maquinas a vapor que tuvieron teoría científica solo hasta 1840.

En 1824Sadi Carnot publicó su famosa memoria “Reflexiones sobre la potencia motriz del calor y sobre las máquinas apropiadas para desarrollar esta potencia” allí explica detalladamente que las diferencias de temperatura entre dos o más cuerpos tienden a desaparecer espontáneamente al fluir el calor de los más calientes a los más fríos sin producir trabajo útil, además de otras observaciones como laequivalencia entre calor y trabajo así como la imposibilidad de construir una máquina de movimiento perpetuo, principio ahora conocido como la segunda ley de la termodinámica; estas afirmaciones fueron la base de la teoría moderna de las maquinas térmicas aunque en su momento no tuvieron mayor acogida y solo se incorporaron en Alemania e Inglaterra a la teoría moderna del calor.

Lasinvestigaciones finales que dieron como resultado la aceptación de la relación trabajo mecánico- calor fueron hechas en 1840 por James Joule en Gran Bretaña, así en su publicación EI equivalente mecánico de calor, que fue hecha en 1843 y publicada hasta 1850, James logró justificar los resultados de las pruebas hechas por Rumford teniendo en cuenta que, si la rapidez con la que se suministraba el trabajo enel experimento (la potencia) era igual a un caballo de fuerza (como afirmó Rumford en su momento) entonces el trabajo requerido para elevar la temperatura de una libra de agua en una grado Fahrenheit era de aproximadamente 1.356 julios.

El resultado de la aproximación de Rumford fue comprobado por James Joule en un propio experimento que consistía en un eje rotatorio dotado con ocho paletas...