Cuándo se descubrió la energía térmica
Así, si defino la energía cinética como $K={1\over 2 }mv^2$, podría afirmar que existe la llamada energía mecánica, que es la energía potencial definida anteriormente más la energía cinética, que no cambia con el tiempo.
Históricamente, la conservación de la energía puede haber sido descubierta por Julius Robert Mayer en 1842. De joven intentó construir una rueda hidráulica que accionara un tornillo de Arquímedes para elevar el agua hasta la parte superior de la rueda y mantenerla girando. Pero le resultó imposible. La lección se le quedó grabada hasta que, más tarde, se hizo médico y estudió la conversión de los alimentos en trabajo mecánico. Encontró una equivalencia entre la energía mecánica y la energía térmica.
Le siguió James Joule, un inglés que intentó crear un motor eléctrico accionado por una batería que igualara la eficiencia de un motor de carbón. No tuvo éxito, pero por el camino descubrió que el calor que aparecía en un cable conductor de corriente era directamente proporcional al trabajo mecánico realizado por una dinamo. Esto llevó a la equivalencia de la energía mecánica y el calor.
El experimento de Joule
La energía mecánica puede convertirse en calor, y el calor puede convertirse en cierta energía mecánica. Esta importante observación física se conoce como el equivalente mecánico del calor. Esto significa que se puede cambiar la energía interna de un sistema realizando un trabajo sobre el mismo o añadiendo calor al sistema. Este concepto es fundamental para la termodinámica, que aplica las ideas de calor y trabajo para crear sistemas útiles como motores, centrales eléctricas y frigoríficos. Esta equivalencia entre calor y movimiento se puso a prueba en un experimento clásico realizado por James Joule en 1843, que utilizó el cambio de energía potencial de las masas que caen para agitar el agua[2] El agua aumentó su temperatura, de forma similar a como lo haría al ponerla sobre una llama. Esto demostró que el movimiento descendente de las masas que provocaba la agitación del agua (una forma de movimiento mecánico) podía equipararse de hecho a un aumento de la temperatura del agua, es decir, a un aumento del calor,
Esta idea de equivalencia de trabajo y calor se recoge en la Primera ley de la termodinámica, que dice que el cambio en la energía interna de un sistema es la suma del trabajo realizado y el calor añadido a cualquier sistema. A partir de ahí, si se observa un sistema en un estado cualquiera, es imposible saber si ha llegado a ese estado a partir de un aporte de trabajo, de un aporte de calor o de una combinación de ambos[3].
Historia de la energía
James Prescott Joule (1818-89) es considerado hoy, con razón, uno de los mayores científicos de la historia de la física, gracias a sus revolucionarios trabajos sobre termodinámica. Sin embargo, no siempre fue así. En sus años de juventud, Joule tuvo dificultades para ser tomado en serio por la clase científica.
Nacido en Salford en 1818, James Prescott Joule era hijo de un famoso cervecero local y creció fascinado por todo lo relacionado con la ciencia. Se interesó especialmente por la electricidad y tuvo la suerte de recibir clases de John Dalton, uno de los principales químicos de la época y pionero de la teoría atómica.
Esta experta tutela, combinada con la obsesión personal de Joule y algunos conocimientos de fabricación de cerveza (así como el acceso a algunos equipos especializados para su elaboración), acabaría conduciendo a uno de los descubrimientos más innovadores (y en su momento, controvertidos) de la historia de la ciencia: que el calor es una forma de energía.
En 1837, Joule siguió los pasos de su padre y se convirtió en el director de la cervecería familiar; sin embargo, su fascinación y pasión por la ciencia y la experimentación continuaron paralelamente a su trabajo diario. Siguió realizando experimentos en casa con la intención de averiguar si sería más eficiente alimentar la cervecería con una batería eléctrica que con la energía de vapor que se utilizaba tradicionalmente.
La energía no se puede crear ni destruir
(Físico, matemático y cervecero británico nacido en Salford Lancashire, fue un brillante experimentador y científico que estudió la naturaleza del calor y sentó las bases de la termodinámica y la teoría cinética mediante una serie de descubrimientos e iniciativas pioneras).
James Prescott Joule nació en New Bailey Street, Salford, cerca de Manchester, el 24 de diciembre de 1818, hijo de Benjamin y Alice Prescott, y fue uno de los cinco hijos. Su padre era un acaudalado cervecero, negocio en el que se convirtió más tarde. Fue educado en casa por su tía y más tarde estudió aritmética y geometría con John Dalton, un famoso químico, en la Sociedad Literaria y Filosófica de Manchester. Más tarde estudió con el famoso científico y conferenciante John Davies.
Ligeramente deformado, con síntomas de problemas en la columna vertebral, Joule comenzó a trabajar en la oficina de su padre a la edad de 15 años, donde adquirió interés por la ciencia y llegó a apreciar las relaciones entre las temperaturas y presiones de los gases, entre el bombeo y el calentamiento, simplemente observando la cervecería en funcionamiento. Es interesante señalar que esto fue similar a lo que hizo Priestley, quien estudió las propiedades del dióxido de carbono en una cervecería. A Joule le movía una poderosa afición por las investigaciones experimentales y fue un experimentador excepcional.