(Parte 2) James Prescott Joule & William Thomson: El descubrimiento de la energía

Summary

El video explora la vida y contribuciones de William Thomson (Lord Kelvin) y James Prescott Joule en el campo de la termodinámica. Thomson, inicialmente profesor en Glasgow, desarrolló la teoría del calor y la energía a partir de la investigación de Carnot y Joule. Con su ley de conservación de la energía y la observación de que el calor nunca se puede convertir completamente en trabajo mecánico, transformaron la física moderna. Juntos, realizaron experimentos significativos sobre el enfriamiento del aire y la conversión de gases a líquidos, cuyo impacto perdura hasta la actualidad en la tecnología de refrigeración.

Takeaways

• 😀 William Thomson, conocido como Lord Kelvin, comenzó sus estudios en Glasgow y luego se trasladó a la Universidad de Cambridge.
• 😀 A los 22 años, Thomson fue nombrado profesor de ciencias naturales en Glasgow y se dedicó a investigar el calor.
• 😀 Thomson estudió la teoría de Carnot sobre la máquina de vapor, que comparaba el flujo de calor con el agua moviendo una rueda de molino.
• 😀 La teoría de Carnot planteaba que el calor fluye de una temperatura más alta a una más baja, sin perder cantidad en el proceso, similar a un sistema cerrado.
• 😀 Thomson desarrolló la teoría de la termodinámica a partir de dos postulados fundamentales: la conservación de la energía y la limitación de la conversión total del calor en trabajo mecánico.
• 😀 La primera ley de la termodinámica establece que la energía no puede aumentar ni disminuir en un sistema aislado, solo puede cambiar de forma.
• 😀 La segunda ley de la termodinámica establece que una parte del calor siempre se pierde y no puede convertirse completamente en trabajo mecánico.
• 😀 Científicos como Rudolf Clausius y Julius Robert Mayer también contribuyeron a las teorías de la termodinámica, pero Thomson fue clave en su desarrollo.
• 😀 El concepto de que el calor es consecuencia del movimiento de partículas fue propuesto por Joule, pero no se comprendió completamente hasta varias décadas después.
• 😀 Joule y Thomson realizaron experimentos que demostraron el enfriamiento del aire cuando pasa a través de una tobera, un fenómeno conocido como el efecto Joule-Thomson, que más tarde permitió licuar gases.
• 😀 Los descubrimientos de Joule y Thomson, especialmente la ley de conservación de la energía, se convirtieron en la base de la física moderna y la termodinámica.

Q & A

¿Quién fue William Thomson y qué hizo en su carrera?

William Thomson, más conocido como Lord Kelvin, fue un físico y matemático irlandés. Comenzó sus estudios en la Universidad de Glasgow y luego continuó en Cambridge. Fue nombrado profesor de ciencias naturales en Glasgow a los 22 años y realizó importantes investigaciones sobre la termodinámica, desarrollando la teoría del calor y la ley de conservación de la energía.

¿Qué relación tenía William Thomson con la teoría de Carnot?

William Thomson estudió las teorías del físico francés Sadi Carnot sobre la máquina de vapor, las cuales comparaba con la fuerza del agua. Thomson se dio cuenta de una contradicción entre la teoría de Carnot, que afirmaba que el calor no se producía, y los experimentos de Julius Robert Mayer, que demostraban que el trabajo mecánico genera calor.

¿Qué es la termodinámica y cómo la contribuyó Thomson?

La termodinámica es la rama de la física que estudia las relaciones entre calor y otras formas de energía. Thomson contribuyó desarrollando dos postulados fundamentales que forman la base de la termodinámica: la ley de conservación de la energía, que establece que la energía no se crea ni se destruye, y la segunda ley, que dice que el calor no puede transformarse completamente en trabajo mecánico.

¿Cuáles son los dos postulados fundamentales de la termodinámica?

Los dos postulados fundamentales de la termodinámica son: 1) La ley de conservación de la energía, que establece que la energía no puede aumentar ni disminuir, solo transformarse de una forma a otra. 2) El calor nunca puede ser transformado completamente en trabajo mecánico, siempre queda una parte sin usar.

¿Quiénes fueron otros científicos que contribuyeron a la termodinámica?

Además de William Thomson, otros científicos que contribuyeron a la termodinámica incluyen a Rudolf Clausius, que publicó sus teorías un año antes que Thomson, y Julius Robert Mayer, quien presentó experimentos meticulosos sobre la conversión de trabajo en calor.

¿Cómo avanzó la comprensión del calor durante las investigaciones de Thomson y Mayer?

A través de sus investigaciones, Mayer y Thomson avanzaron en la comprensión del calor, primero considerándolo solo como una forma de energía. Mayer, por ejemplo, retomó la idea de Benjamin Thompson (Count Rumford), quien afirmaba que el calor es consecuencia del movimiento de partículas pequeñas.

¿Qué descubrimiento importante realizó el ingeniero alemán Carl von Linde en 1895?

En 1895, Carl von Linde utilizó el efecto descubierto por Mayer y Thomson, conocido como el 'efecto Joule-Thomson', para enfriar el aire hasta que se volviera líquido. Este procedimiento sigue utilizándose hoy en día para licuar gases y almacenarlos en tanques o botellas.

¿Qué avances tecnológicos permitieron a Thomson y Mayer continuar sus experimentos?

Al principio, Thomson y Mayer tenían que bombear el gas manualmente a través de las tuberías, pero más tarde pudieron adquirir una bomba impulsada por vapor, lo que facilitó sus experimentos y permitió lograr un mayor control sobre las condiciones experimentales.

¿Qué impacto tuvo el descubrimiento del 'efecto Joule-Thomson' en la tecnología moderna?

El 'efecto Joule-Thomson' ha tenido un impacto significativo en la tecnología moderna, especialmente en la refrigeración y la licuación de gases. Este principio sigue siendo utilizado en la actualidad para procesar y almacenar gases a bajas temperaturas.

¿Cómo influyó la muerte de Julius Robert Mayer en el reconocimiento de sus contribuciones científicas?

Aunque Julius Robert Mayer murió en la pobreza y bajo condiciones modestas, su contribución a la termodinámica y la ley de conservación de la energía fue crucial. Su trabajo influyó en muchos científicos posteriores y sigue siendo un pilar fundamental de la física moderna.