Termodinamica

SIGLO DEL PROGRESO
Termodinámica, Primera Ley
La Naturaleza del Calor
Uno de los principales obstáculos para la aceptación de la teoría cinética era que ella implicaba que el calor fuera una forma de movimiento. Así que para que dicha teoría fuera tenida en cuenta era necesario la demostración que el calor no era una sustancia. Los primeros desafíos serios a la hipótesis del calórico los hizoBenjamin Thompson (1753 – 1814) o más conocido como el conde de Rumford. Este científico americano hizo fuertes críticas a las propiedades del fluido calórico, entre ellas la posibilidad que el calórico tuviera peso. En 1799 él escribió: “Todos los intentos para descubrir cualquier efecto del calor en el peso aparente de los cuerpos, serán inútiles”. Sin embargo por esa época la idea del calor comofluido imponderable era la aceptada y sus comentarios no contradecían a los defensores del calórico. El ataque más fuerte que Rumford hizo fue al desafiar la conservación del calor. Puesto que el calor se creía una sustancia, era natural pensar que ésta se conservara de igual modo que la masa, pero Rumford había observado que el calor generado al perforar un cañón en el arsenal de Munich y en1789, Rumford hizo sumergir la pieza del cañón en agua e hizo perforar con un taladro especialmente romo (sin punta). Demostró que el agua hervía en menos de dos horas y media, así que la cantidad de calor que se producía era muy grande “mucho mayor que el del agua hirviendo” y comenzó una serie de experimentos sobre “el origen del calor producido por fricción”. Estos experimentos mostraron que elcalor engendrado por fricción “parecía no agotarse nunca”. Por lo que Rumford afirmó:
“Era forzoso concluir que lo que un cuerpo aislado o sistema de cuerpos podía proporcionar de un modo continuo, sin limitación, no podía ser una sustancia material: y me parece extremadamente difícil, si no imposible, imaginar algo capaz de ser producido o comunicado a la manera que lo es el calor en estosexperimentos, si no es movimiento”.
Aunque el conde de Rumford argumentó que la generación indefinida de calor era incompatible con la teoría del calórico, no fue suficiente para derribarla. En parte esto se debía a la que la descripción del calor como movimiento no estaba planteada por lo que no existía un rival digno para una teoría más “práctica y razonable”. Además, Jöns Jacob Berzelius y Antoine CésarBecquerel observaron que la electricidad podía generarse indefinidamente por fricción y ningún científico sostendría que la electricidad no era un fluido. Más aún, Charles Haldat criticó que la “inagotable” producción de calor era una extrapolación irresponsable y expresó dudas sobre la reproducibilidad de los resultados de Rumford.
Sin embargo, el trabajo de Rumford creó la desconfianza en elesquema prevaleciente y poco a poco se hizo inevitable el reemplazo por una teoría más completa, y con la publicación del artículo An Experimental Enquiry Concerning the Source of the Heat which is Excited by Friction, (1798), Philosophical Transaction of the Royal Society p.102 por Benjamin Thompson, Conde de Rumford, se plantean los argumentos contra las teorías aceptadas del calor, y se dainicio a la revolución en termodinámica.
PRIMER PRINCIPIO DE LA TERMODINÁMICA
En 1819 Dulong mostró que cuando un gas se comprime rápidamente, el calor desarrollado es proporcional al trabajo mecánico realizado sobre él por lo que se hizo más evidente la relación entre el calor y otras formas de energía; pero el salto definitivo se dio con el descubrimiento de la equivalencia y conservación de todaslas formas de la energía en 1842 por el alemán Julius Robert Mayer (1814 – 1878), de la cual, la equivalencia entre el calor y el trabajo era sólo un caso particular. Con la seguridad de que el calor era movimiento, Mayer se propuso calcular el equivalente mecánico del calor. Utilizando la conversión del calor en trabajo en sus experimentos con un gas confinado en un cilindro que se calienta,...