LOS EXPERIMENTOS DE JOULE Y LA PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICA

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Un hecho interesante sobre el avance pionero de la ingeniería de vapor, muy a menudo plazo Kuhn [5], es que, tal como se describe por Hogben [6,p. 59] de "Boulton y Watt han ganado la desconfianza frente a la máquina de vapor, gracias a una curiosa cláusula de venta de su producto - entre 1769 y 1800 – en concordancia que los compradores de la máquina de pago una prima igual a un tercio de la economía combustible alcanzado mediante la sustitución de la máquina Newcomen por vatio ". Lo que significaba que la base el beneficio de los dos socios en el coste de producción de energía [6]. La necesidad de determinar con precisión el costo de la energía producida hizo la determinación de factores de conversión tales como el equivalente mecánico calor, pasó a ser un requisito de las veces donde la máquina de vapor tiene ahora un importante papel en la economía. Por qué en medida no es, y nunca fue, tarea fácil: varios sistemas, herramientas y métodos tenían que desarrollar más a continuación, significa prevenir el fraude, como un contador mecánico fijo al eje de la máquina que sirve para contar el número de carreras de pistón y se mantuvo en una caja cerrada, se cambiará, citado por Hogben [6, pág. 59].

Sobre el significado de la energía y el principio de conservación de la energía, es interesante volver a leer el pasaje Poincaré, que escribió en su libro Ciencia e Hipótesis, en 1902 [16, p. 143]: "no se dejó en más de un comunicado con el principio de conservación de la energía; hay algo que se mantiene constante "-"En esta forma él se encuentra protegido por experiencia y se reduce a una especie de tautología”. En el mismo artículo describe acerca de la termodinámica, Poincaré repite el prefacio de su libro de la termodinámica 1892, Poincaré [7], preguntando, "¿por qué el primer principio ocupa un lugar privilegiado entre todos leyes de la física?”. Responde a rechazar el primer principio y aceptaría la posibilidad de movimiento perpetuo.

Al tratar de vislumbrar lo que existía, ¿cuáles fueron las ideas dominantes y las condiciones de trabajo de investigador?, durante un siglo y medio, no debe olvidarse las dificultades de la comunicación y la circulación de ideas. Un ejemplo que ilustra este contexto es la Nota Clausius [17], en la que reconoció que, si bien el trabajo de Carnot [18] sea la referencia más importante de su obra aún no se logró una copia del mismo y familiarizarse con ella a través del trabajo Émile Clapeyron (1799-1864) y Thomson (Lord Kelvin) (1824-1907) tales dificultades ocurrido a pesar de la proximidad geográfica entre Francia y Alemania.

3. EL PRINCIPIO DE EQUIVALENCIA

La forma en que estudiamos o enseñamos la termodinámica hoy en día casi no nos permiten comprender la importancia del principio del descubrimiento de la equivalencia mecánica de calor o "equivalencia de la unidad de calor" [17], o la "mecánica de calorías equivalente" como Nussenzveig [19]. Después de una retrospectiva histórica se concluyó que su papel ha trascendido la mera determinación de unidades de un coeficiente de conversión y fue crucial para el desarrollo del principio de conservación de la energía en su forma general. Con la adopción del Sistema Internacional de Unidades medidas - SI y la utilización de la unidad de Joule (J) el factor de conversión de energía entre la unidad de potencia fuente de calor y la unidad de fuente de alimentación la mecánica fue prácticamente borrado de los libros de termodinámica. Sin embargo, este problema estaba en el centro de los principales investigadores de toda la atención la primera mitad del siglo XIX y, de acuerdo con Kuhn [5] doce personas entre 1830 y 1850, de más o menos independiente y en varios países europeos, ocuparse del problema de la conservación de energía. En esta lista, nos encontramos con los siguientes nombres: Mayer, Joule, Colding, Helmholtz, Sadi Carnot, Marc Séguin, Boltzmann, Hirn, Mohr, Grove, Faraday y Liebig. Aunque Kuhn han incluido Carnot, no está seguro de la fecha en que lo haría descubierto el equivalente mecánico del calor para este un resultado que aparece en sus notas póstumas puede que se ha obtenido entre 1824 y 1832. Benjamin Thompson (Conde de Rumford) también se refirió al problema equivalente mecánico, tal vez en 1788. Siga las huellas dejadas en el tiempo acerca de los esfuerzos realizados para la determinación del equivalente mecánico de calor es un desafío para aquellos que estén interesados en la historia de la ciencia y la termodinámica, en particular. Según Poincaré [7], ya en 1892, que era muy difícil saber a quién debía el honor del descubrimiento el principio de equivalencia entre calor y trabajo mecánico.

3.1. EL PIONERO RUMFORD Y LA "MALA SUERTE" DE MAYER

Benjamin Thompson (1753-1814), el conde de Rumford, Él nació en los EE.UU. e hizo la mayor parte de su investigación sobre la transferencia de calor en Munich-Alemania, donde permaneció durante 14 años hasta 1798 [20]. Tomando nota de la fabricación de cañones como director arsenal de Munich llegó a la conclusión de que el calentamiento causado por la fricción entre la broca y el tubo de cañón podría generar calor de forma indefinida. Esta conclusión golpeó la teoría del calor que fue apoyada por varios de los investigadores. La caloría fue vista como un fluido sin peso contenido en los materiales y por lo tanto su cantidad debe ser finita. Con la ayuda de una junta de caballo hizo Smithfield girar un tubo de bronce de cañón que contiene en el interior de un casquillo que, debido a la fricción, la liberación de calor que causó la fusión

hielo o se colocan en agua hirviendo en contacto alrededor del tubo [3, 20, 21]. Aquí está comentario Rumford conforme a Goldstein [20], "el calor generado por la fricción en estos experimentos, era ilimitada... lo que parecía extremadamente difícil, o casi imposible, imaginar cualquier cosa puede ser provocada y comunicada, En estos experimentos, excepto para el movimiento”. Se ganó fuerza la unión entre el calor y el movimiento o la vibración de las partículas. Incluso después de las observaciones empíricas de la teoría calórica de Rumford todavía continuaron siendo aceptadas por varios investigadores,, como Carnot [18] y Kelvin. Rumford también determinó, a través de estas observaciones y el conocimiento de calorimetría de la época, el equivalente de mecánica calorífico 5,5 J / cal, ya que los datos presentados por Prigogine y Kondepudi [21].

Mayer cree que fue necesario proporcionar una mayor cantidad de calor para causar una diferencia temperaturas ΔT en una masa dada de gas