James Prescott Joule & William Thomson: El descubrimiento de la energía (Parte 1)

Summary

A finales del siglo XVII, la máquina de vapor transformó las manufacturas en operaciones industriales modernas, pero aún no se entendía cómo funcionaba el calor. A mediados del siglo XIX, James Prescott Joule y William Thompson resolvieron esta cuestión. Joule, conocido por sus experimentos sobre la conversión de trabajo mecánico en calor, demostró que una cierta cantidad de trabajo genera una cantidad específica de calor, lo que llevó al descubrimiento del equivalente mecánico del calor. A pesar de la resistencia inicial, su trabajo ha sido fundamental para la ciencia moderna, siendo su nombre sinónimo de energía en la unidad 'joule'.

Takeaways

• 😀 A finales del siglo XVII, Europa quedó asombrada por la invención de la máquina de vapor proveniente de Inglaterra, que transformó las manufacturas simples en operaciones industriales modernas.
• 😀 A pesar de su gran avance, no se entendía completamente cómo funcionaba la máquina de vapor ni qué es realmente el calor, lo cual se resolvería a mediados del siglo XIX.
• 😀 James Prescott Joule y William Thomson jugaron un papel decisivo en la comprensión de qué es el calor, ayudando a explicar fenómenos térmicos y la teoría de calor.
• 😀 A lo largo del tiempo, los investigadores debatieron sobre la naturaleza del calor: algunos lo veían como el movimiento de partículas minúsculas, mientras que otros pensaban que era un líquido inobservable.
• 😀 Joseph Black descubrió, con la ayuda del termómetro, que la temperatura de un cuerpo se puede medir, pero no así el calor suministrado a dicho cuerpo.
• 😀 En 1780, Antoine Lavoisier y Pierre-Simon Laplace desarrollaron un calorímetro de hielo, con el cual midieron la entrada de calor en un cuerpo y observaron que materiales como el cobre y la madera funden a diferentes velocidades.
• 😀 El conde Rumford, trabajando en Alemania, propuso que el calor es consecuencia del movimiento de partículas diminutas, lo cual demostró con un experimento inusual que causó controversia en su época.
• 😀 James Prescott Joule nació en 1818 en Manchester, Inglaterra, y recibió una educación privada excelente, lo que lo llevó a interesarse por la investigación científica.
• 😀 Aunque Joule comenzó investigando motores eléctricos, se dio cuenta de que el motor eléctrico era poco competitivo económicamente frente a la máquina de vapor debido a su alto consumo de materiales.
• 😀 Joule descubrió que el calor generado por el paso de corriente eléctrica a través de conductores se debía a la resistencia eléctrica, lo que llevó al desarrollo de la ley que lleva su nombre, la cual describe cómo el calor aumenta con la resistencia y la intensidad de la corriente eléctrica.
• 😀 Joule experimentó con la conversión de trabajo mecánico en calor, usando una rueda de palas y pesas suspendidas para demostrar que un trabajo mecánico determinado genera una cantidad específica de calor, lo que resultó en el descubrimiento de la equivalencia mecánica del calor.

Q & A

¿Qué invento transformó las manufacturas simples en operaciones industriales modernas a finales del siglo XVII?

El motor de vapor, que provino de Inglaterra, transformó las manufacturas simples en operaciones industriales modernas.

¿Por qué no se entendía bien cómo funcionaba el motor de vapor a finales del siglo XVII?

En ese momento no se comprendía completamente cómo funcionaba el motor de vapor ni qué era realmente el calor, lo que dificultaba la comprensión de los fenómenos térmicos.

¿Quiénes jugaron un papel decisivo en responder preguntas sobre el calor en el siglo XIX?

James Prescott Joule y William Thompson jugaron un papel decisivo en el esclarecimiento de la naturaleza del calor en el siglo XIX.

¿Cuál era la teoría de calor defendida por algunos científicos en el siglo XVII?

Algunos científicos defendían la teoría de que el calor era un líquido imponderable, similar a cómo se veía la electricidad en esa época.

¿Qué descubrió Joseph Black con la ayuda del termómetro en el siglo XVIII?

Joseph Black descubrió que se podía medir la temperatura de un cuerpo con el termómetro, pero no el calor realmente suministrado a ese cuerpo.

¿Qué experimento realizó el conde Rumford para demostrar su teoría sobre el calor?

El conde Rumford realizó un experimento en el que taladradores giraban dentro de tubos, lo que generaba calor debido al movimiento de las partículas pequeñas, apoyando su teoría sobre el calor.

¿Qué fenómeno captó la atención de James Prescott Joule durante sus investigaciones?

Joule se dio cuenta de que durante la operación de un motor eléctrico, la batería y los conductores eléctricos experimentaban un gran calentamiento, lo cual podría estar relacionado con el bajo rendimiento del motor.

¿Qué ley formuló James Prescott Joule en 1841?

En 1841, Joule formuló una ley que establecía que el calor producido aumenta con la resistencia del conductor eléctrico, el cuadrado de la intensidad de la corriente y la duración del paso de la corriente.

¿Cómo realizó Joule su experimento sobre el calor generado por el movimiento de un volante en agua?

Joule utilizó un experimento en el que un volante movido por pesas de plomo suspendidas por cuerdas calentaba el agua, y comparó la cantidad de trabajo mecánico con el aumento de temperatura del agua.

¿Qué descubrimiento significativo hizo Joule respecto a la relación entre el trabajo mecánico y el calor?

Joule descubrió el equivalente mecánico del calor, es decir, que una cantidad determinada de trabajo mecánico produce una cantidad específica de calor.