Julius Robert von Mayer (25 de noviembre de 1814 - 20 de marzo de 1878) fue un médico , químico y físico alemán y uno de los fundadores de la termodinámica . Es más conocido por enunciar en 1841 una de las declaraciones originales de la conservación de la energía o lo que ahora se conoce como una de las primeras versiones de la primera ley de la termodinámica , a saber, que "la energía no puede crearse ni destruirse". [1] [2] En 1842, Mayer describió el proceso químico vital ahora conocido como oxidación como la fuente primaria de energía para cualquier criatura viviente . También propuso que las plantas convierten la luz en energía química.
Sus logros fueron pasados por alto y la prioridad para el descubrimiento en 1842 del equivalente mecánico del calor fue atribuida a James Joule en el año siguiente.
Mayer nació el 25 de noviembre de 1814 en Heilbronn , Württemberg ( Baden-Württemberg , actual Alemania), hijo de un farmacéutico . Creció en Heilbronn. Tras completar su Abitur , estudió medicina en la Universidad de Tubinga , donde fue miembro del Corps Guestphalia , un cuerpo de estudiantes alemán . Durante 1838 obtuvo su doctorado y aprobó el Staatsexamen . Tras una estancia en París (1839/40), partió como médico de a bordo en un velero holandés de tres mástiles hacia Yakarta .
Aunque antes de este viaje apenas se había interesado por los fenómenos físicos , su observación de que las olas azotadas por las tormentas son más cálidas que el mar en calma le hizo reflexionar sobre las leyes físicas , en particular sobre el fenómeno físico del calor y sobre la cuestión de si en el proceso de combustión se debe tener en cuenta solo el calor desarrollado directamente (el calor de combustión ) o la suma de las cantidades de calor desarrolladas de manera directa e indirecta . Tras su regreso en febrero de 1841, Mayer dedicó sus esfuerzos a resolver este problema.
En 1841 se instaló en Heilbronn y se casó.
Ya desde muy pequeño, Mayer mostró un intenso interés por los diversos mecanismos mecánicos. De joven, realizó diversos experimentos de tipo físico y químico. De hecho, uno de sus pasatiempos favoritos era crear diversos tipos de dispositivos eléctricos y bombas de aire. Era evidente que era inteligente. Por ello, Mayer asistió a la Universidad Eberhard-Karls en mayo de 1832, donde estudió medicina.
En 1837, él y algunos de sus amigos fueron arrestados por usar los colores de una organización prohibida. Las consecuencias de este arresto incluyeron una expulsión de un año de la universidad y un breve período de encarcelamiento. Esta diversión envió a Mayer a viajar a Suiza, Francia y las Indias Orientales Holandesas . Mayer obtuvo un interés adicional en las matemáticas y la ingeniería de su amigo Carl Baur a través de tutorías privadas. En 1841, Mayer regresó a Heilbronn para ejercer la medicina, pero la física se convirtió en su nueva pasión.
En junio de 1841, completó su primer artículo científico titulado "Sobre la determinación cuantitativa y cualitativa de las fuerzas". Este trabajo fue ignorado en gran medida por otros profesionales del área. Luego, Mayer se interesó en el área del calor y su movimiento. Presentó un valor en términos numéricos para el equivalente mecánico del calor. También fue la primera persona en describir el proceso químico vital que ahora se conoce como oxidación como la fuente primaria de energía para cualquier criatura viviente.
En 1848 calculó que en ausencia de una fuente de energía el Sol se enfriaría en sólo 5000 años, y sugirió que el impacto de meteoritos lo mantenía caliente. [3]
Como no lo tomaron en serio en su momento, sus logros fueron pasados por alto y se le dio crédito a James Joule . Mayer casi se suicidó después de descubrir este hecho. Pasó algún tiempo en instituciones mentales para recuperarse de esto y de la pérdida de algunos de sus hijos. Varios de sus artículos fueron publicados debido a la naturaleza avanzada de la física y la química. Se le otorgó un doctorado honorario en 1859 por la facultad de filosofía de la Universidad de Tübingen . Su trabajo pasado por alto fue revivido en 1862 por su colega físico John Tyndall en una conferencia en la Royal Institution de Londres. En julio de 1867, Mayer publicó "Die Mechanik der Wärme". Esta publicación trataba sobre la mecánica del calor y su movimiento. El 5 de noviembre de 1867, Mayer recibió la nobleza personal del Reino de Württemberg (von Mayer), que es el equivalente alemán de un título de caballero británico. von Mayer murió en Alemania en 1878.
Después de que Sadi Carnot la enunciara para el calórico [ aclaración necesaria ] , Mayer fue la primera persona en enunciar la ley de conservación de la energía, uno de los principios más fundamentales de la física moderna. La ley de conservación de la energía establece que la energía mecánica total de un sistema permanece constante en cualquier sistema aislado de objetos que interactúan entre sí solo por medio de fuerzas que son conservativas . El primer intento de Mayer de enunciar la conservación de la energía fue un artículo que envió a los Annalen der Physik de Johann Christian Poggendorff , en el que postuló una conservación de la fuerza ( Erhaltungssatz der Kraft ). Sin embargo, debido a la falta de formación avanzada de Mayer en física , contenía algunos errores fundamentales y no se publicó. Mayer continuó persiguiendo la idea con firmeza y discutió con el profesor de física de Tubinga Johann Gottlieb Nörremberg , quien rechazó su hipótesis . Sin embargo, Nörremberg le dio a Mayer una serie de sugerencias valiosas sobre cómo la idea podría examinarse experimentalmente; por ejemplo, si la energía cinética se transforma en energía térmica, el agua debería calentarse mediante vibración .
Mayer no sólo realizó esta demostración, sino que determinó también el factor cuantitativo de la transformación, calculando el equivalente mecánico del calor. El resultado de sus investigaciones fue publicado en 1842 en la edición de mayo de Annalen der Chemie und Pharmacie de Justus von Liebig . [4] [5] Fue traducido como Observaciones sobre las fuerzas de la naturaleza inorgánica [6] En su folleto Die organische Bewegung im Zusammenhang mit dem Stoffwechsel ( El movimiento orgánico en conexión con el metabolismo , 1845) especificó el valor numérico del equivalente mecánico del calor: al principio como 365 kgf ·m/kcal, [7] más tarde como 425 kgf ·m/kcal; Los valores modernos son 4,184 kJ /kcal (426,6 kgf·m/kcal) para la caloría termoquímica y 4,1868 kJ/kcal (426,9 kgf·m/kcal) para la caloría de tabla de vapor internacional.
Esta relación implica que, aunque el trabajo y el calor son formas diferentes de energía, pueden transformarse entre sí. Esta ley se denomina hoy primera ley de la termodinámica y dio lugar a la formulación del principio general de conservación de la energía , enunciado definitivamente por Hermann von Helmholtz en 1847.
Mayer dedujo una relación entre el calor específico a presión constante y el calor específico a volumen constante para un gas ideal. La relación es:
,
donde C P,m es el calor específico molar a presión constante , C V,m es el calor específico molar a volumen constante y R es la constante del gas .
Mayer era consciente de la importancia de su descubrimiento, pero su incapacidad para expresarse científicamente provocó una especulación degradante y una resistencia por parte del mundo científico. Los físicos contemporáneos rechazaron su principio de conservación de la energía, e incluso los aclamados físicos Hermann von Helmholtz y James Prescott Joule vieron sus ideas con hostilidad. El primero dudaba de la cualificación de Mayer en cuestiones físicas y se desarrolló una amarga disputa con el segundo sobre la prioridad.
En 1848, dos de sus hijos murieron uno tras otro y la salud mental de Mayer se deterioró. Intentó suicidarse el 18 de mayo de 1850 y fue internado en una institución mental. [ cita requerida ] Después de ser liberado, era un hombre destrozado y solo tímidamente volvió a la vida pública en 1860. Sin embargo, mientras tanto, su fama científica había crecido y recibió un reconocimiento tardío de su logro, aunque tal vez en una etapa en la que ya no podía disfrutarlo.
Continuó trabajando intensamente como médico hasta su muerte.
En química, inventó el reactivo de Mayer , que se utiliza para detectar alcaloides.
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