Historia De La Termodinámica

En el caso de los dispositivos que transforman energía y en particular energía térmica en trabajo mecánico, el desarrollo se dio, sin que hubiese existido la menor comprensión sobre las causas teóricas.

La primera máquina térmica de que tenemos evidencia fue descubierta por Hero de Alejandría ( ~130 a.C.) y llamada la aeolipila. 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 ellos hueco. 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, al salir el vapor produce el giro. En la misma obra de Hero se describe también el primer prototipo de una máquina de presión, que después fue motivo de varios estudios.

Posteriormente, en 1663, Edward Somerset, el segundo marqués de Worcester, en su obra Un siglo de invenciones describe un método para elevar un volumen de agua usando vapor. Valiéndose de esta idea en 1698 Thomas Savery obtuvo una patente para una máquina utilizada para elevar cantidades considerables de agua. Su funcionamiento consistía esencialmente en inyectar vapor a un recipiente lleno de agua hasta vaciar su contenido por un tubo vertical a través de una válvula de seguridad, entonces cesa el suministro de vapor y el vapor contenido se condensa. Esto produce un vacío y permite que otro tubo, controlado por otra válvula de seguridad, aspire agua del pozo distribuidor a cualquiera que sea la fuente. Entre tanto, una operación paralela se lleva a cabo en otro recipiente semejante al primero. Esta máquina puede considerarse como la primera máquina de vapor y fue subsecuentemente modificada.

Ya 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 la primera 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.

En 1769 el notable fabricante de instrumentos escocés, James Watt, presentó 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, además fue capaz de abrir sus aplicaciones a muchos otros usos además del bombeo. En manos de inventores notables 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 en 1829 George Stephenson fue el primero en adaptarla a una locomotora. También, en 1802 fue usada por vez primera por W. Symington para navegar el remolque Charlotte Dundas. Posteriormente, en 1807, el norteamericano Robert Fulton hizo navegar un barco en el río Hudson con máquinas de vapor diseñadas por Boulton y Watt, así luego se convirtió en la máquina habitual para la navegación marina, esta adquirió luego con la invención de la turbina de vapor su máximo grado de desarrollo. En la turbina de vapor, desarrollada por Parsons en 1884 y perfeccionada por Laval en 1889, la presión del vapor se utiliza para poner directamente al fluido en movimiento y no al pistón.

Los termómetros producto de la obra de Gabriel Fahrenheit en 1717, eran reproducibles con un alto grado de precisión y surgieron de la necesidad de subsistir con un instrumento más preciso.

En 1620, sir Francis Bacon en su célebre obra Novum Organum propuso un método para estudiar e interpretar la naturaleza y eligió la naturaleza del calor para ilustrarlo. Llegó a la conclusión de que: calor es un movimiento, expansivo, restringido y actuando en su contienda sobre las partículas más pequeñas de los cuerpos.

Joseph Black, un médico y químico escocés, en sus Lecciones sobre los elementos de la química, publicada en 1803 aclaró la distinción entre calor y temperatura. e introduce por primera vez los conceptos de calor específico(observando una “capacidad para el calor” en distintos materiales) y calor latente(una cantidad no perceptible por medio de termómetro para el cambio de fase), puntualiza además que el calor tiende a difundirse de cualquier cuerpo caliente hacia otros más fríos en sus alrededores hasta alcanzar un estado de equilibrio. En 1783 el famoso químico Henry Cavendish expresa su concordancia con la explicación de los fenómenos por Black pero aunado a la explicación de la naturaleza del calor como “movimiento interno de partículas” dada por Newton.

La polémica sobre la naturaleza del calor originada desde el tiempo de los griegos y suscrita por Robert Boyle en su obra Ensayos sobre efluvios sugería que el calor era una substancia material que se comportaba como un fluido elástico, sutil, que llenaba todos los cuerpos y cuya densidad aumentaba con la temperatura, formado

...