De La Maquina De Vapor Al Cero Absoluto

DE LA MAQUINA DE VAPOR AL CERO ABSOLUTO
CAPITULO 1: BOSQUEJO HISTORICO

Los dispositivos, que ahora llamaremos máquinas térmicas se desarrollaron desde su forma más incipiente, en el siglo XVIII, hasta prácticamente la forma en que las conocemos hoy en día, lo que ocurrió ya hacia mediados del siglo XIX, sin que hubiese existido la menor comprensión sobre las causas teóricas, esto es, laexplicación científica de su funcionamiento.
La primera máquina térmica de que tenemos evidencia escrita fue descubierta por Hero de Alejandría (alrededor del año 130 a.C.) y llamada la aeolipila (imagen que se presenta a continuación).
Es una turbina de vapor primitiva que consiste de un globo hueco soportado por un pivote de manera que pueda girar alrededor de un par de muñones, uno de elloshueco. Por dicho muñón se puede inyectar vapor de agua, el cual escapa del globo hacia el exterior por dos tubos doblados y orientados tangencialmente en direcciones opuestas y colocados en los extremos del diámetro perpendicular al eje del globo. Al ser expelido el vapor, el globo reacciona a esta fuerza y gira alrededor de su eje.
En la misma obra de Hero se describe también el primer prototipo deuna máquina de presión, que después fue motivo de varios estudios por Matthesuis en Alemania en l57l, de Caus en Francia en 1615 y en Italia por Ramelli en 1588, della Porta en 1601 y Branca en 1629.

En 1690 Denis Papin había sugerido que la condensación de vapor se debería usar para producir un vacío debajo de un pistón que previamente se había elevado por la acción del vapor. Ésta fue laprimera versión de una máquina de vapor usando un cilindro y un pistón. En 1705 Thomas Newcomen y John Cawley, su asistente, mejoraron la operación del pistón al forzar su caída por acción de la presión atmosférica. Al hacerlo producía trabajo mecánico sobre una bomba que introducía el agua por bombear. Después de varios ajustes técnicos estas máquinas fueron producidas en gran tamaño y en serie porJohn Smeaton hasta que en 1770 fueron superadas por las innovaciones debidas a James Watt.
En 1763 James Watt, al reparar una de las máquinas de Newcomen se sorprendió de ver el enorme desperdicio de vapor que ocurría durante el proceso de calentamiento y enfriamiento del cilindro, dentro del cual operaba el pistón. El remedio, en sus propias palabras, consistiría en mantener al cilindro tancaliente como el vapor de entrada. Después de seis años sus experimentos lo llevaron a patentar, en 1769, una máquina que superaba a las de su antecesor por su mayor rapidez en la carrera del pistón y por ser mucho más económica en cuanto al consumo de combustible, sin embargo estaba reducida al bombeo y adolecía de otras limitaciones técnicas.
En 1802 fue usada por vez primera por W. Symington paranavegar el remolque Charlotte Dundas; en 1807, el norteamericano Robert Fulton hizo navegar un barco en el río Hudson con máquinas de vapor diseñadas por Boulton y Watt; y en 1829, después del amplio trabajo hecho por investigadores como Trevitchik y Woolf en Inglaterra, Evans en los EUA , Cugnot en Francia y otros, esta máquina llegó a un estado de perfección tal que George Stephenson fue elprimero en adaptarla a una locomotora esencialmente en la misma forma usada por las más pesadas locomotoras actuales.
En todo este proceso de invenciones e innovaciones los inventores difícilmente tuvieron una teoría; pero aun así necesitaban un instrumento con el cual guiarse de una manera específica que la percepción del tacto de frio o caliente.
En 1620, sir Francis Bacon en su célebre obra NovumOrganum propuso un método para estudiar e interpretar la naturaleza y eligió la naturaleza del calor para ilustrarlo. El método consiste de tres pasos: el primero, listar todas las "instancias asociadas a la ‘naturaleza’" que se desea investigar; el segundo es una revisión crítica de la lista y el tercero un proceso de inducción para formular la interpretación fundamental del fenómeno.
Aunque se...