Mayer, Joule y el concepto de energía

Los experimentos de Mayer eran burdos y no son reconocidos, pese a haber sido el primero en concebirlos o ponerlos a prueba.

La insólita inspiración del científico Robert Julius von Mayer (1814-1878) para dar con el concepto de«energía» fue la visión de un caballo que sudaba al tirar de una carga. Su idea clave era que el caballo tenía calor, no porque se moviera, sino debido al esfuerzo físico que tenía que hacer para generar ese movimiento. Así, Mayer convirtió la relación entre calor y movimiento en la relación entre calor y trabajo físico necesario para producir el movimiento.

De esto extrajo tres conclusiones trascendentales: la primera era que cuando usamos calor para hacer un trabajo —impulsar un motor a vapor— o realizamos un trabajo físico para generar calor —frotarnos las manos—, cada uno se transforma literalmente en el otro. El calor se convierte en trabajo y éste, en calor. También dedujo que el calor y el trabajo debían ser mutuamente convertibles en una relación constante. De lo contrario, podríamos hacer volar un Boeing 747 encendiendo una cerilla.

Los experimentos de Mayer eran burdos y no son reconocidos, pese a haber sido el primero en concebirlos o ponerlos a prueba. El mérito se lo lleva un cervecero inglés, llamado James Prescott Joule (1818-1889), que descubrió que la temperatura del agua aumentaba el doble cuando el peso caía desde el doble de altura, de tal forma que el doble de trabajo físico generaba el doble de calor.

Joule fue el primero en realizar experimentos cuyos resultados eran lo bastante precisos y reproducibles para ser convincentes. No obstante, es difícil rechazar a Mayer por su tercera idea, la más importante, que decía que el calor y el trabajo físico no sólo se transforman el uno en el otro, sino que, en realidad, son formas diferentes de la misma cosa: «energía».

Lo enunciado por Mayer se convirtió en el principio de conservación de la energía, piedra angular de la ciencia moderna. Aunque los experimentos de Joule, para probar que el calor generado por el trabajo físico está en proporción directa con la cantidad de trabajo realizado,eran correctos, de ellos se sigue el resto de la lógica de Mayer. Sin embargo, Joule le dio un significado al «trabajo físico» y decidió que la cantidad de trabajo que hacemos al mover un objeto depende de la fuerza que aplicamos y de la distancia a la que llevamos el objeto. En términos matemáticos simples: trabajo = fuerza x distancia. El concepto de «trabajo» es el principio básico de buena parte de la física moderna.

La idea de Mayer abarca la de que todas las formas de energía pueden transformarse la una en la otra. El paso final lo dio Einstein, cuando mostró que la materia misma puede considerarse energía comprimida, directamente transformable en el calor de una central de energía nuclear o en el calor y la luz de una bomba atómica: E = mc2. La lógica de Mayer ha quedado formalizada en nuestros días en la primera de las tres leyes de la termodinámica. Esta ley afirma que la energía ni se crea ni se destruye.

Tomado de: Len Fisher, Cómo mojar una galleta. La ciencia en la vida cotidiana,Barcelona: Mondadori, 2003. pp. 227-230.

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