ENTRE BOTE Y BOTE
Índice
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Contexto histórico
¿Qué es la energía?
Teoría de la conservación de la energía
Principales descubridores
Debate sobre su autoría
Aplicaciones técnicas del descubrimiento
CONTEXTO HISTÓRICO
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Las principales aportaciones que contribuyeron a la enunciación de la ley se
llevaron a cabo durante el siglo XIX. Fue el periodo de formación de las grandes
potencias: Francia, Rusia, Alemania y Estados Unidos; y la formación de las grandes
potencias coloniales.
Los territorios de América del Norte, Asia y África estaban siendo colonizados. En
América del sur se empiezan a formar los países independientes. En Europa, es la
época del liberalismo y de la revolución industrial: se desarrolla el ferrocarril, se
inventa la máquina de escribir en 1867, los hermanos lumière inventan el
cinematógrafo en 1895, en 1884 Daymer y Maybach crean el primer motor de
gasolina. En 1866, Nobel inventa la dinamita y se desarrolla el primer automóvil.
En este contexto no es un autor único el que enuncia la teoría sino que los
descubrimientos realizados en un momento de desarrollo industrial y la necesidad
de obtener el mayor rendimiento y la mayor cantidad de energía posible,
centraron las investigaciones en aspectos relacionados con este tema.
Contexto histórico
Siglo XIX
LA ENERGÍA
• Todo en el Universo es energía. Todo sucede gracias a ella. De hecho, es la
capacidad que tiene un cuerpo de producir un cambio. Existen múltiples
formas de energía: energía eléctrica, magnética, nuclear, calórica,
potencial, solar, nuclear, hidráulica, mecánica… Ésta se transforma
continuamente, pero siempre hacia formas de energía menos útiles. Por
esto se dice que la energía SE DEGRADA. La forma de energía más
degradada es la calorífica, porque cualquier forma de energía puede
transformarse en calor, pero éste en ninguna.
Los distintos experimentos y descubrimientos del siglo XIX llevaron a
formular el Principio de Conservación de la Energía Mecánica. A ello
contribuyeron distintos científicos y es atribuido concretamente a James
Joule, Julius Mayer y Hermann Von Helmholtz
Personajes
MAYER: Heilbronn 25 de Noviembre de 1814-
20 de Marzo de
1875. Físico y médico alemán. Estudió medicina en Tubinga, realizó un
trabajo científico sobre la modificación del metabolismo humano bajo la
acción de elevadas temperaturas.
Mayer fue a la vez que Joule el primero en comprobar la transformación de
trabajo mecánico en calor y viceversa, obteniendo incluso en 1842 el valor
de la caloría, aunque la cifró en 3,6. En 1846 presenta el movimiento
orgánico en el cual enuncia el principio de conservación de la energía.
Mayer intentó aplicar el principio de conservación de la energía a los seres
vivos. Entre sus obras destaca, Investigaciones sobre las fuerzas de la
naturaleza inanimada e Investigaciones sobre el equivalente mecánico del
calor. Fue uno de los fundadores de la termodinámica y determinó que las
plantas convierten la luz en energía química. En noviembre de 1867, Mayer
fue galardonado con la nobleza personal, Von Mayer, que es el equivalente
alemán de un título de caballero británico. Julius Von Mayer murió de
tuberculosis en Alemania. Entre sus descubrimientos podemos destacar la
fórmula que estableció de los gases ideales. La Relación de Mayer es una
ecuación válida para los gases ideales, que relaciona su capacidad calorífica
a presión constante con su capacidad calorífica a volumen constante.
Cp - Cv = R- Donde Cp es la capacidad calorífica del gas a
presión constante, Cv es la capacidad calorífica del gas a volumen constante
y R es la constante universal de los gases ideales.
HERMANN VON HELMHOLTZ: Postdam 31
de Agosto de 1821-8 de Septiembre de 1894. Médico y físico alemán.
Primogénito de un director de instituto que estudió filosofía clásica.
Por esto se comprende que el trabajo de Helmholtz sea influido por
Fichte y Kant. Se doctoró en medicina en 1842 por el instituto Friedrich
Wilhelm. Ejerció como profesor de fisiología en Königsberg (18491855), Bonn (1855-1858) y Heidelberg (1858-1871), y de física en
Berlín (1871-1868), finalmente fue nombrado director del Instituto
Físico-Técnico de Charlottenburgo. De sus aportaciones a la ciencia
destacan el invento del oftalmoscopio (instrumento que inspecciona el
interior del ojo), y del oftalmómetro (para medir su curvatura).
Helmholtz demostró que el calor no era transportado por la sangre ni
por los nervios, sino que era producido por los músculos. Dedujo un
equivalente mecánico del calor, incorporado en su disertación de 1847,
Über die Erhaltung der Kraft (sobre la conservación de la energía). Se
interesó por el electromagnetismo. Se hicieron famosos muchos de sus
alumnos, como por ejemplo, Max Planck. Murió en Charlottenburgo,
Alemania en 1894.
JAMES PRESCOTT JOULE: Salford,
Mánchester, 24 de Diciembre de 1818- 11 de Octubre de 1889.
Fue un físico inglés conocido sobre todo por sus
investigaciones en electricidad y termodinámica. Nacido en el
seno de una familia humilde dedicada a la fabricación de
cervezas. Joule recibió clases particulares de física y
matemáticas, siendo su le alentó hacia la investigación de Joule
Dalton, quién le alentó hacia la investigación científica, a la vez
se formó en la universidad de Mánchester. El área más
fructífera de investigación de Joule es la relativa a la energía.
La investigación de ésta le llega a enunciar el Principio de la
Conservación de la energía, y aunque hubo otros físicos que
contribuyeron (Mayer y Helmholtz), fue joule quién le
proporcionó una mayor solidez. Publicó a lo largo de su vida
varios artículos, como por ejemplo, en 1840, Producción de
calor de la electricidad voltáica en la que estableció la ley que
afirma que el calor es proporcional al producto de la
resistencia del conductor por el cuadro de la intensidad de
corriente. Sus escritos científicos (dos volúmenes) se
publicaron en 1885 y 1997. Muere el 11 de Octubre de 1889
en Salford, Inglaterra.
DEBATE DE AUTORÍA
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Los tres autores anteriores contribuyeron con sus descubrimientos al establecimiento de la
Ley de la conservación de la Energía mecánica. La relevancia de este descubrimiento provocó
que más de un científico tratase de atribuirse el descubrimiento de la doctrina de la
conservación. El trabajo de los científicos anteriores fue conocido y se produjo una
separación entre los partidarios de Mayer y de Joule . Aunque se le atribuyó en un principio a
Joule por estar dedicado enteramente a la física, fue Mayer el primero en enunciarlo, pero no
fue reconocido por ser médico. Durante un viaje en barco a las Indias Occidentales en 1840
observó que el calor del trópico influía en el color, y por tanto en oxigenación de la sangre
humana: esto lo llevó a concluir que calor y trabajo son diferentes manifestaciones de una
misma fuerza y han de ser capaces de transformarse unos en el otro. Lo dedujo también
observando a un caballo que tiraba de una carga colina arriba. Mayer pensó que el caballo
no tenía calor porque se moviera sino por el esfuerzo físico que tenía que hacer para generar
ese movimiento. El calor se convertía en trabajo y el trabajo se convertía en calor.
De estas observaciones determinó que la energía se conservaba y transformándose en otras.
APLICACIONES TÉCNICAS
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MOTORES: la principal aplicación técnica es a nivel industrial. La energía eléctrica
se transforma en energía mecánica en los motores para producir un trabajo. Hay
que tener en cuenta que no se transforma íntegramente. La potencia nos indica la
cantidad de energía que se degrada en forma de calor. El rendimiento dependerá
de la energía degradada.
ÁMBITO NO INDUSTRIAL: en el mundo cotidiano también se tiene en cuenta
aunque no nos percatemos. Como la energía depende de la masa y la velocidad
del cuerpo, se estudian estos factores para determinar los cambios que se
producen. Atendiendo a la masa. Por ejemplo:
-Ya en la edad media para los asaltos a castillos se empleaba un pesado ariete
para empujar las puertas (de gran masa).
-Una aplicación de la velocidad es el uso de las balas. A pesar de ser un objeto
de tan pequeño tamaño, produce grandes efectos por su elevada velocidad.
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