De la máquina de vapor al cero absoluto (calor y entropía)

DE LA MÁQUINA DE VAPOR AL CERO ABSOLUTO (CALOR Y ENTROPÍA)

En nuestra vida cotidiana tenemos innumerables contactos con dispositivos que transforman una forma de energía en otra. Ejemplos típicos lo son el encender una luz, utilizar un refrigerador, poner en marcha el motor de un automóvil, encender un calentador de agua, gas u otro combustible y muchos más. En el primer ejemplo de esta lista, la energía eléctrica que consumimos se transforma por el foco en energía luminosa; en el refrigerador la energía eléctrica pone a operar un motor que a través de un proceso mecánico enfría su interior; en el caso de un motor de combustión, como el de un automóvil, la energía mecánica que permite a un vehículo ponerse en movimiento y, en un calentador, la energía química, del combustible sirve para calentar la estancia donde está ubicado.

Las maquinas térmicas se desarrollaron sin que hubiese existido la menor compresión sobre las causas teóricas de su funcionamiento. En 1698 Thomas Savery, basado en la idea de Edward Somerset, inventó la que puede considerarse como la primera máquina de vapor. Joseph Black un médico y químico escocés, quien a mediados del siglo XVIII aclaró la distinción entre calor y temperatura. Desde la época de los griegos existía una polémica acerca de la naturaleza del calor. Robert Boyle sugería que el calor de una sustancia material (formado por partículas que se repelen entre sí pero son atraídas a las partículas de materia ordinaria) que se comportaba como un fluido elástico, sutil, que llenaba todos los cuerpos y cuya densidad aumentaba con la temperatura. Este fluido fue llamado el "calórico". No se tuvo una teoría que guiara el desarrollo de las maquinas térmicas hasta1840 y la evolución de la tecnología fue casi empírica. La primera persona que planteó la interrogante para conocer el principio o los principios que rigen el funcionamiento de estas máquinas, fue el N. Sadi Carnot. Él propuso que el trabajo aprovechable sólo depende de la temperatura de los dos cuerpos entre los cuales funciona la máquina y no de los agentes encargados de producirlo.

Por principio de la conservación de la energía, la energía suministrada debe convertirse en otro tipo de energía. A esta energía la llamamos la energía interna del sistema. Las experiencias de Joule sirvieron para extender esta observación a todo sistema termodinámico y postular que si a cualquier sistema aislado le suministramos una cierta cantidad de energía mecánica W, ésta sólo provoca un incremento en la energía interna del sistema U. La existencia de esta cantidad de energía interna para cualquier sistema, es el postulado conocido como la primera ley de la termostática.

R. Clausius fue quien concibió en forma matemática las dos primeras leyes de la termostática. Basándose en la hipótesis de suponer que el proceso a que está sujeta

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