Electricidad y Calor en el  XVIII.

 

   

Le pusieron por nombre Jean Le Rond, aludiendo a la Iglesia en que lo encontraron abandonado una fría noche parisina de 1717. De adulto se autodenominó D´Alambert. Ahora en todas las Universidades se estudia el principio de D´Alambert y se aplican las reglas generales para la resolución de las ecuaciones diferenciales propuestas por él a los 26 años.

D´Alambert será para todos uno de losl enciclopedistas que iluminó   el espíritu de la Revolución francesa de 1789. 

Ingresó en el año 1741 en la Academia de Ciencias de París, donde trabajó por el resto de su vida, cumpliendo en ella la función de secretario perpetuo.

Su vida concluyó, luego de una vejez solitaria y cargada de dolores por una larga enfermedad, en su París, seis años antes de la Toma de la Bastilla. 

 

 

El padre de Euler,   un pastor, aspiraba que su hijo siguiera sus pasos y lo envió a la Universidad  para prepararle como ministro, pero   el tiempo transformó en el matemático más prolífico de la historia. Entre 1726 y 1800 publica 866 libros y artículos lo que representa  aproximadamente una tercera parte del cuerpo entero de la investigación en la Matemática, Física teórica, y la Ingeniería Mecánica

 de la época. Notable resulta conocer que antes de cumplir los treinta años había perdido parcialmente la visión quedando totalmente ciego al final de su vida.

 

 

Benjamin Franklin  no sólo fue un eminente hombre de Ciencia sino se considera uno de los fundadores de  los Estados Unidos de América.

En su Pensilvania  fue presidente de la Sociedad Abolicionista  y dos meses antes de morir firmó una petición al Congreso de los EEUU instando a la abolición de la esclavitud y la supresión del comercio de esclavos.

  

 

 Priestley, el genial químico británico, fue amigo de Franklin y en su relación epistolar  le confiesa (20 años antes de los experimentos de Coulomb) su deducción  de que la atracción electrostática debía estar sujeta, de acuerdo con ciertas experiencias conducidas por Franklin, a leyes del mismo carácter matemático que las de la gravitación.  Formado para ser Ministro de una Iglesia se convierte en un brillante investigador de los gases. Por su apoyo declarado a la Revolución Francesa    
una turba enardecida en 1791 le quemó la casa y sus pertenencias. Obligado a emigrar, muere diez años después en los Estados Unidos.

 

 

 

 

Al siglo XVIII se le conoce por el nombre de siglo de las luces. Semejante bautizo encuentra razón en el movimiento que invade a Europa en el terreno de las ideas, promoviendo la modernización y el rechazo a todo lo que representara el Antiguo Régimen.

 

Las monarquías, a tenor con estos nuevos aires, conducen las reformas financieras y educativas que caracterizan al despotismo ilustrado como  sistema de gobierno,  para continuar con el status quo de dominación clasista y perpetuación de sus privilegios económicos.

 

Por su parte la burguesía, aliada de los cambios que significaban el progreso social,  prosigue minando las bases del régimen monárquico. Con este propósito levanta las banderas del liberalismo político y económico y abraza como suyo el modelo racional empirista.

 

Esta atmósfera social unida a la crisis que se desarrolla hacia la segunda mitad del siglo provoca una oleada de movimientos revolucionarios que tiene su más alta expresión en la Revolución Francesa. El dominio colonial se estremece con la explosión de la Rebelión Haitiana, la Guerra de Independencia de las 13 Colonias, y la sublevación de Tupac Amaru en el Perú. Se asiste al comienzo de la llamada Era Moderna.

 

En el campo de los avances de la tecnología, se produce en el Reino Unido la Revolución Industrial, que en un contexto socioeconómico favorable e impulsada decisivamente por la innovación de la máquina de vapor de Watt (1769) y el telar mecánico de Cartwright (1783), provoca una transformación renovadora de la industria siderurgia y textil. Este crecimiento de la industria textil a su vez demanda el desarrollo de los tintes y acabados que abren el camino de la química industrial.

 

A partir de ahora una creciente interrelación se establece entre la tecnología y la ciencia, pero si al siglo pasado correspondió esencialmente la Revolución de la Mecánica, al siglo XVIII toca el cambio de paradigma en el ámbito de la Química.

 

El pensamiento enciclopédico signo de la época, y la etapa de naciente formación en las Ciencias tal vez explique la inclinación abarcadora de los científicos de la época. Los grandes matemáticos incursionan con frecuencia en el campo filosófico, se esfuerzan por explicar los fenómenos en su totalidad, e intentan construir los instrumentos matemáticos requeridos para la formalización de los experimentos en el campo de la Mecánica.  

 

Se considera que las Matemáticas Puras, como sistema teórico, se debe al siglo XVIII. Y en este esfuerzo racionalizador de muchos destaca la figura del más brillante matemático del siglo XVIII, el suizo Leonhard Euler (1707-1783). Además de su empresa matemática incursiona con notables aportaciones en el campo de la Mecánica, la Hidrodinámica y la Óptica.

 

En la tradición de búsqueda de nuevos instrumentos matemáticos para resolver problemas de la Física se inscribe la actividad del  francés Joseph Lagrange (1736-1813). En su principal obra (1788) Mecánica Analítica, abordó, utilizando el Cálculo de Variaciones creado por él,  el estudio de la Mecánica.   Durante el periodo de la Revolución Francesa, estuvo a cargo de la comisión para el establecimiento de un nuevo sistema de pesos y medidas.

  

El terreno de la Dinámica de los Fluidos recibe un poderoso impulso con las aportaciones del más notable representante de la destacada familia Bernoulli, Daniel (1700 – 1782). La ecuación de Bernoulli presentada por primera vez en su Hydrodinámica cubre un amplio abanico de aplicaciones.

 

Los primeros trabajos sobre el calor y la energía se desarrollan en este siglo y representan la base de la penetración en la estructura de la materia y de sus formas de movimiento que se produce en el XIX.

 

Bordeando la frontera del interés de físicos y químicos, las ideas iniciales sobre el calor se corresponden con toda una etapa del desarrollo de las ciencias en que se introducen un conjunto de varios agentes sustanciales entre los que se destacan el éter, el calórico y el flogisto. Estas posiciones, un tanto ingenuas se basaban en el principio de no introducir la acción a distancia para explicar los fenómenos físicos al no disponer de conceptos y núcleos teóricos acerca de los campos, de las múltiples formas de energía, de sus transformaciones de unas formas en otras y por otro lado para mantener el principio de las relaciones causa – efecto.

 

La idea de que el calor era una forma de movimiento de la sustancia ya había sido expresada por Robert Boyle y Robert Hooke (1635 – 1701) entre otros, pero no fue elaborada y completada hasta mediados del siglo XIX. Predominó desde alrededor de 1787  la concepción expresada por Lavoisier del carácter sustancial del calor, que llamó  a dicha sustancia  calórico. En este siglo XVIII se pensaba que el calórico tenía las siguientes propiedades:

1.      Es una sustancia sutil que no puede ser creada ni destruida, pero si fluir de un cuerpo a otro cuando estos estén en contacto.

2.      El calórico se comporta como un fluido elástico y sus partes se repelen entre sí, pero son atraídas por las partículas que componen los cuerpos y esta atracción depende de la naturaleza de cada cuerpo.

3.      El calórico se puede presentar en estado “sensible” o “latente” de forma que el primer estado se tiene cuando el calórico se encuentra rodeando a las partículas como si fuera una especie de atmósfera a su alrededor y en estado latente se encuentra combinado con las partículas materiales en formas semejantes a las de las combinaciones químicas. Para muchos el calórico era un elemento químico.

 

Uno de los pioneros en la construcción de la teoría moderna del calor fue el físico químico escocés Joseph Black (1728 – 1799).  A él se debe la introducción de los conceptos del calor específico y el calor latente de vaporización de las sustancias. También descubrió que sustancias diferentes muestran capacidades caloríficas distintas. Le corresponde el mérito además de haber influido sobre su alumno y ayudante James Watt, que puso en práctica sus descubrimientos al introducir las mejoras a la primera máquina de vapor. 

 

No sería hasta mediados del próximo siglo XIX  que nuevos resultados experimentales permitieran la edificación de un cuerpo teórico acerca del calor, como energía en tránsito. No obstante, los experimentos llevados a cabo por Benjamín Thompson (conocido como Conde de Rumford) a fines de este propio siglo demostraron que el trabajo mecánico podía producir calor, lo cual dio por resultado la identificación del calor como una forma de energía y condujo al desarrollo de la ley de conservación de la energía.   

 

En el campo de la electricidad,  en 1 777 el físico francés Charles Coulomb (1736 - 1806) inventa la balanza de torsión para medir la fuerza de atracción entre cuerpos eléctricamente cargados y en 1785 inaugura la electrostática al descubrir su ley fundamental. La formulación de la ley recuerda matemáticamente a la ley de la gravitación universal. La unidad de medida de la carga eléctrica, el Coulomb,  perpetúa su nombre.

 

Siguiendo los postulados de la mecánica newtoniana,  Benjamín Franklin (1706 – 1790), elabora la llamada teoría del fluido único que fertilizó el camino de progresos en el campo del electromagnetismo alcanzado en el siguiente siglo. Su creatividad lo lleva a combinar teoría y práctica de manera que realiza numerosas invenciones entre las que se destaca el  pararrayos. Es considerado uno de los fundadores de la gran nación estadounidense.

 

El siglo XIX traería un nuevo paradigma para el universo físico, el Electromagnetismo; otra vez los más célebres matemáticos aportarían el instrumental para operar con las magnitudes físicas y no pocas veces contribuirían de forma decisiva en la construcción de los significados. De todo esto trataremos en el próximo tema.

    

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