Historia del Calor


Aún en tiempos antiguos, ya se daba por entendido que la luz y el calor son diferentes. El fuego se consideraba como uno de los elementos, sin embargo, los sabios se dieron cuenta que mientras el fuego se consumía, sus flamas propagaban luz y calor y aún después de que el fuego se apagara, las ascuas o residuos del fuego seguían propagando calor. Joseph Black (1728 - 1799) fue el primer químico moderno en ofrecer una explicación sobre el calor. Él notó que al llenar una tetera de agua y hielo y colocarla al fuego, la temperatura del hielo no cambiaba hasta que este se derretía. Basándose en su observación, Black sugirió que el calor fluye como un fluido. Lavoisier fue el primer científico en formalizar el concepto de calor-fluido, en lo que él llamó la teoría "calorífica". La palabra Calorífico en Latin significa calor. Él se imaginó el calor como un fluido insípido, inoloro, invisible e ingrávido al cual llamó fluido calorífico. Él también sugirió que los cuerpos calientes contienen más del fluido calorífico que los cuerpos fríos.

El primer esfuerzo por hacer una escala de temperatura estándar ocurrió alrededor de 170 AD, cuando Galen propuso una temperatura neutral estándar compuesta de cantidades iguales de agua hirviendo y hielo. Los primeros dispositivos para medir la temperatura se llamaban termoscopios. El primer termómetro sellado que utilizaba un líquido como medio termométrico fue creado en 1641 para Ferdinand II, Gran Duque de Toscana. Este termómetro utilizaba un dispositivo sellado de alcohol en un vaso que tenía marcas en el tallo cada 50 grados. En 1724, Gabriel Fahrenheit, un fabricante de instrumentos de Amsterdam, utilizó el mercurio como líquido termométrico.

Mientras tanto, existían diferentes teorías que se basaban en la observación que el movimiento o moción mecánico tiende a producir calor. Los científicos habían observado que los componentes de la energía mecánica, energía cinética y energía potencial eran intercambiables. El hecho de que la fricción producía calor y que también era un modo de conversión de energía, les hizo creer que la energía mecánica se estaba convirtiendo en calor. En 1798, Benjamín Thompson, un inglés que pasó sus primeros años en la América pre-revolucionaria, era ministro para la Guerra y policía en el estado alemán de Baviera. Uno de sus deberes era vigilar la perforación de los cañones en el arsenal estatal. Thompson se impresionó por la enorme cantidad de calor que se generaba en este proceso y no podía entender de donde venía. Él observó que los alrededores de los cañones cada vez se ponían más calientes y que este proceso de calentamiento continuaba mientras la máquina perforadora estuviera operando. Basándose en estas observaciones, Thompson postuló que parte del trabajo mecánico hecho por la máquina perforadora era convertido en calor. En esta época, este fue un concepto bastante revolucionario y la mayoría de las personas no lo aceptaron. Thompson también observó que el calor podía producirse meramente del movimiento, sin ninguna combustion química. Tales observaciones dieron lugar a la creencia que el calor era causado debido al movimiento invisible de partículas invisibles de materia.

Durante esta época, John Dalton presentó la idea de los átomos, y después estudió más seriamente el concepto de energía cinética de calor. En 1849, un físico inglés llamado James Prescott Joule confirmó que el trabajo o esfuerzo podía convertirse en calor. Él descubrió que la misma cantidad de esfuerzo siempre genera la misma cantidad de calor. Joule formuló el "esfuerzo equivalente de calor" (work equivalent of heat), que declara que 1 metro newton de esfuerzo es equivalente a 0.241 calorías de calor. Una caloría es la cantidad de calor requerida para aumentar la temperatura de un gramo de agua por un grado centígrado. Actualmente medimos el calor y el esfuerzo en la misma unidad, para que un metro newton o un joule de esfuerzo sean equivalentes a un joule de calor. Joule concluyó que cada caloría produce 4.18 joules de calor.

En 1850, el físico alemán Clausius postuló que la cantidad esencial que se conserva no es ni calor, ni esfuerzo, sino una combinación de los dos, que se conoce como energía.

En 1860, James Clerk Maxwell formalizó el concepto de calor y la temperatura diciendo que este era la suma total de energías cinéticas de las partículas de un cuerpo y que la temperatura era el promedio de las energías cinéticas de todas las partículas de un cuerpo.