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Una investigación experimental sobre la fuente del calor excitado por la fricción

Benjamín Thompson

" Una investigación experimental sobre la fuente del calor excitado por la fricción " es un artículo científico de Benjamin Thompson, conde Rumford , que se publicó en Philosophical Transactions of the Royal Society en 1798. [1] El artículo supuso un desafío sustancial a las teorías establecidas del calor y comenzó la revolución en termodinámica del siglo XIX .

Fondo

Rumford se opuso a la teoría calórica del calor, que sostenía que el calor es un fluido que no puede crearse ni destruirse. Había desarrollado además la opinión de que todos los gases y líquidos son absolutamente no conductores de calor. Sus puntos de vista no estaban en sintonía con la ciencia aceptada de la época y esta última teoría había sido atacada particularmente por John Dalton [2] y John Leslie . [3]

Rumford estuvo fuertemente influenciado por el argumento del diseño [4] y es probable que deseara otorgar al agua un estatus privilegiado y providencial en la regulación de la vida humana. [5]

Aunque Rumford llegó a asociar el calor con el movimiento , no hay evidencia de que estuviera comprometido con la teoría cinética o el principio de vis viva .

En su artículo de 1798, Rumford reconoció que tenía predecesores en la noción de que el calor era una forma de movimiento. [6] [a] Esos predecesores incluyeron a Francis Bacon , [7] [b] Robert Boyle , [8] [c] Robert Hooke , [9] [d] John Locke , [10] [e] y Henry Cavendish . [11] [f]

experimentos

Rumford había observado el calor por fricción generado al perforar cañones de cañón en el arsenal de Munich . En ese momento, los cañones se fundían en la fundición con una sección adicional de metal delante de lo que se convertiría en la boca , y esta sección se retiraba y se descartaba más adelante en el proceso de fabricación. [12] [g] Rumford tomó un cañón sin terminar y modificó esta sección para permitir que estuviera encerrado por una caja hermética mientras se usaba una herramienta perforadora desafilada. Demostró que el agua contenida en esta caja se podía hervir en aproximadamente dos horas y media y que el suministro de calor por fricción era aparentemente inagotable. Rumford confirmó que no se había producido ningún cambio físico en el material del cañón comparando los calores específicos del material mecanizado y que los restantes eran los mismos.

Rumford también argumentó que la generación aparentemente indefinida de calor era incompatible con la teoría calórica. Sostuvo que lo único que se comunicaba al cañón era el movimiento.

Rumford no hizo ningún intento de cuantificar más el calor generado ni de medir el equivalente mecánico del calor .

Recepción

Aparato de Joule para medir el equivalente mecánico del calor .

La mayoría de los científicos establecidos, como William Henry , [13] así como Thomas Thomson , creían que había suficiente incertidumbre en la teoría calórica para permitir su adaptación para dar cuenta de los nuevos resultados. Sin duda había demostrado ser robusto y adaptable hasta ese momento. Además, Thomson, [14] Jöns Jakob Berzelius y Antoine César Becquerel observaron que la electricidad podía generarse indefinidamente mediante fricción. Ningún científico educado de la época estaba dispuesto a sostener que la electricidad no era un fluido.

En última instancia, la afirmación de Rumford sobre el suministro "ineagotable" de calor fue una extrapolación imprudente del estudio. Charles Haldat hizo algunas críticas penetrantes sobre la reproducibilidad de los resultados de Rumford [15] y es posible considerar todo el experimento como un tanto tendencioso. [dieciséis]

Sin embargo, el experimento inspiró el trabajo de James Prescott Joule en la década de 1840. Las mediciones más exactas de Joule fueron fundamentales para establecer la teoría cinética a expensas del calórico.

Notas

  1. ^ "Antes de terminar este artículo, me permito observar que, aunque al tratar el tema que he tratado de investigar, no he mencionado los nombres de aquellos que han pasado por el mismo tema antes que yo, ni de el éxito de sus trabajos; esta omisión no se debe a ninguna falta de respeto hacia mis predecesores, sino simplemente para evitar la prolijidad y tener más libertad para seguir, sin interrupción, el curso natural de mis propias ideas."
  2. ↑ En su Novum Organum, Francis Bacon concluye que el calor es el movimiento de las partículas que componen la materia. De la pág. 164 "El calor parece ser movimiento". De la pág. 165: "La esencia misma del Calor, o el yo Sustancial del Calor, es movimiento y nada más". De la pág. 168: “El calor no es un Movimiento Expansivo uniforme del todo, sino de las pequeñas partículas del cuerpo”. [7]
  3. ^ Al concluir el Experimento VI, Boyle señala que si un clavo se clava completamente en un trozo de madera, nuevos golpes con el martillo hacen que se caliente a medida que la fuerza del martillo se transforma en un movimiento aleatorio de los átomos del clavo. De las páginas 61-62: "El impulso dado por el golpe, al no poder clavar el clavo más adelante ni destruir su interior [es decir, totalidad, integridad], debe gastarse en provocar diversas conmociones vehementes e intestinales de las partes. entre sí, y en uno así observamos anteriormente que consiste la naturaleza del calor ". [8]
  4. ^ De la pág. 116: "Ahora bien, el calor, como demostraré más adelante, no es más que el movimiento interno de las partículas de [un] cuerpo; y cuanto más caliente es un cuerpo, más violentamente se mueven las partículas".
  5. ^ De la pág. 224: "El calor es una agitación muy viva de las partes insensibles del objeto, que produce en nosotros esa sensación, de ahí que denominamos al objeto caliente: así, lo que en nuestra sensación es calor, en el objeto no es más que movimiento. Esto aparece por cierto, mediante el cual se produce calor: porque vemos que el frotamiento de un clavo de latón sobre una tabla la calienta mucho, y los ejes de carros y carruajes a menudo se calientan, y a veces hasta el extremo; grado, que les prende fuego, al frotar la nave de la rueda sobre ella." [10]
  6. ^ De la nota al pie continúa en la p. 313: "Creo que la opinión de Sir Isaac Newton de que el calor consiste en el movimiento interno de las partículas de los cuerpos es la más probable". [11]
  7. ^ De las notas a pie de página de la pág. 84 del artículo de Rumford de 1798: "Por temor a que se me sospeche de prodigalidad en la prosecución de mis investigaciones filosóficas, creo necesario informar a la Sociedad que el cañón que utilicé en este experimento no fue sacrificado a ella. El corto cilindro hueco que se formaba en su extremo estaba formado por una masa cilíndrica de metal, de aproximadamente 2 pies de largo, que sobresalía más allá de la boca del arma, llamado en alemán verlorner kopf (la cabeza del cañón para ser desechado) y que se representa en la fig. [12]

Referencias

Citas

  1. ^ Thompson (1798).
  2. ^ Cardwell (1971), pág. 99.
  3. ^ Leslie (1804).
  4. ^ Thompson (1804).
  5. ^ Cardwell (1971), págs. 99-100.
  6. ^ Thompson (1798), pág. 100.
  7. ^ ab Bacon (1850), págs. 164-168.
  8. ^ ab Boyle (1675), págs.
  9. ^ Hooke (1705), pág. 116.
  10. ^ ab Locke (1720), pág. 224.
  11. ^ ab Cavendish (1783), pág. 313.
  12. ^ ab Thompson (1798), pág. 84.
  13. ^ Enrique (1802), pág. 603.
  14. ^ Thompson.
  15. ^ Haldat (1810), pág. 213.
  16. ^ Cardwell (1971), pág. 102.

Fuentes

Bibliografía