Angel "Java" Lopez en Blog

Publicado el 8 de Marzo, 2015, 15:56

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Todos estamos familiarizados con los cuerpos calientes y fríos. Sabemos lo caliente que puede estar una sartén recién retirada del fuego, conocemos cómo las brasas de carbón se ponen rojas al consumirse, y se espera que un cuerpo frío se vaya calentando al quedar expuesto al medio ambiente normal. Llamamos "calor" a algo que se tardó un gran tiempo en entender. Dentro de la revolución newtoniana, los fenómenos del calor tuvieron su lugar, pero no quedaron explicados por completo.

El caso del carbón pone de manifiesto que hay una relación entre la emisión de calor y la emisión de radiación. El Sol debe ser el fenómeno más presente, pero también hay que recordar que mucha de la emisión de calor es invisible, así que no siempre fue evidente la relación entre radiación de calor y emisión-absorción de luz.

Newton estableció en 1701 su ley de enfriamiento (la tasa de enfriamiento de un cuerpo es proporcional a la diferencia entre su temperatura y su medio ambiente, ver también), y luego en 1760 aparece la ley de Lambert, con la relación entre el flujo de la luz y el plano por el que pasa, y la ley de Prevost en 1792, sobre el intercambio de calor, que afirma que los cuerpos radían y absorven energía, y en un sistema cerrado, la suma algebraica de los calores que se pierden o ganan en cada cuerpo dentro del sistema es igual a cero.

En el siglo XIX el desarrollo de la teoría del calor avanzó más, y ante el desarrollo paralelo de la teoría ondulatoria de la luz, quedó más claro la relación entre luz y calor. Herschel descubre los rayos infrarrojos en 1800, al descubrir que hay parte del espectro (invisible) que sigue aumentando la temperatura de un termómetro. En 1817 aparece la ley de enfriamiento de Dulong-Petit, que modifica la de Newton aceptando que la proporción de enfriamiento puede estar elevada a un exponente distinto de uno (de nuevo ver este paper). En 1833 Ritchie publica su experimento, que muestra que la capacidad de emisión de una superficie es proporcional a la capacidad de absorción, lo que es la antesala a las leyes de Kirchoff. Ampere consideró por esos tiempos una ley de desplazamiento de la radiación térmica. En termodinámica, Carnot presenta su ciclo de máquina de calor en 1814 (otra fuente da 1824). Mayer anuncia la ley de conservación de energía en 1842 (no fue bien recibida al principio, debido a lo nebuloso que todavía era eso de "energía", mucho del crédito pasó a Joule, que hizo experimentos más detallados sobre el tema en 1843). Finalmente Helmhozt declara la ley de conservación de energía en 1847, con exactitud prusiana. Clausius propone la segunda ley de la termodinámica en 1850, seguido por W.Thompson en 1851, y la teoría cinética de los gases por Kronig en 1856, y el propio Clausius en 1857.

Notablemente, muchos de estos aspectos del calor, emisión y absorción, SON INDEPENDIENTES del material del que están hechos los cuerpos utilizados. Esto comenzó a develar una unidad en la estructura de la materia y su comportamiento que sólo se hizo evidente luego con la teoría atómica y la mecánica cuántica.

De esta forma, el desarrollo de la teoría del calor se fue asentando en bases más firmes. Y tuvo impulso en la Alemania de entonces debido al rápido desarrollo de su industria, tanto civil como militar.

Principal fuente consultada: The Formation and logic of quantum mechanics, de Mituo Taketani, Masayuki Nagasaki.

Nos leemos!

Angel "Java" Lopez
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Por ajlopez, en: Ciencia