BICENTENARIO DE NACIMIENTO FEDERICO ENGELS 1820
V. Calor
Como hemos visto, hay dos formas en las que el movimiento mecánico, vis viva , desaparece. El primero es su conversión en energía potencial mecánica, por ejemplo, al levantar un peso. Esta forma tiene la particularidad de que no sólo se puede volver a transformar en movimiento mecánico – este movimiento mecánico, además, tiene la misma vis viva que el original – sino también que sólo es capaz de este cambio de forma. La energía potencial mecánica nunca puede producir calor o electricidad, a menos que se haya convertido primero en un movimiento mecánico real. Para usar el término de Clausius, es un «proceso reversible».
La segunda forma en la que desaparece el movimiento mecánico es la fricción y el impacto, que difieren solo en grado. La fricción se puede concebir como una serie de pequeños impactos que ocurren sucesivamente y uno al lado del otro, impacto como fricción concentrada en un punto y en un solo momento de tiempo. La fricción es un impacto crónico, el impacto es una fricción aguda. El movimiento mecánico que desaparece aquí, desaparece por completo como tal . Nunca se puede restaurar inmediatamente por sí mismo. El proceso no es directamente reversible. El movimiento se ha transformado en formas de movimiento cualitativamente diferentes, en calor, electricidad, en formas de movimiento molecular.
Por tanto, la fricción y el impacto llevan del movimiento de masas, tema de la mecánica, al movimiento molecular, tema de la física.
Al llamar a la física la mecánica del movimiento molecular, no se ha pasado por alto que esta expresión de ninguna manera cubre todo el campo de la física contemporánea. De lo contrario. Las vibraciones del éter, que son responsables de los fenómenos de luz y calor radiante, ciertamente no son movimientos moleculares en el sentido moderno de la palabra. Pero sus acciones terrestres conciernen ante todo a las moléculas: la refracción de la luz, la polarización de la luz, etc., están determinadas por la constitución molecular de los cuerpos en cuestión. De manera similar, casi todos los científicos más importantes ahora [1] consideran la electricidad como un movimiento de partículas de éter, y Clausius incluso dice del calor [2]que en «el movimiento de átomos ponderables (sería mejor decir moléculas) … el éter dentro del cuerpo también puede participar» ( Mechanische Wärmetheorie [ Teoría mecánica del calor ] I, p. 22). [3] Pero en los fenómenos de la electricidad y el calor, una vez más, son principalmente los movimientos moleculares los que deben considerarse; no podría ser de otra manera, mientras nuestro conocimiento del éter sea tan pequeño. Pero cuando hayamos llegado tan lejos como para poder presentar la mecánica del éter, este tema incluirá una gran cantidad que ahora está necesariamente asignada a la física. [4]
Los procesos físicos en los que la estructura de la molécula se altera, o incluso se destruye, se tratarán más adelante: forman la transición de la física a la química.
Sólo con el movimiento molecular el cambio de forma de movimiento adquiere total libertad. Mientras que, en el límite de la mecánica, el movimiento de masas sólo puede asumir algunas otras formas —calor o electricidad—, aquí se ve una capacidad de cambio de forma bastante diferente y más viva. El calor se convierte en electricidad en la termopila, se vuelve idéntico [5] a la luz en una determinada etapa de radiación y, a su vez, reproduce el movimiento mecánico. La electricidad y el magnetismo, un par gemelo como el calor y la luz, no solo se transforman entre sí, sino también en calor y luz, así como en movimiento mecánico. Y esto tiene lugar en relaciones de medida tan definidas que una cantidad dada de cualquiera de estas formas de energía puede expresarse en cualquier otra: en kilogramos-metros, en unidades de calor, en voltios, [6] e igualmente, cualquier unidad de medida se puede traducir en cualquier otra.
El descubrimiento práctico de la conversión del movimiento mecánico en calor es tan antiguo que se puede considerar que data del comienzo de la historia humana. [7] Cualesquiera sean los descubrimientos, en cuanto a herramientas y domesticación de animales, [8]Puede que lo haya precedido, la fabricación del fuego por fricción fue el primer caso en que los hombres pusieron a su servicio una fuerza no viviente de la naturaleza. Las supersticiones populares de hoy todavía muestran cuán grandemente se imprimió en la mente de la humanidad la importancia casi inconmensurable de este gigantesco avance. Mucho después de la introducción del uso del bronce y el hierro, se siguió celebrando el descubrimiento del cuchillo de piedra, la primera herramienta, y todos los sacrificios religiosos se realizaban con cuchillos de piedra. Según la leyenda judía, Josué decretó que los hombres nacidos en el desierto debían ser circuncidados con cuchillos de piedra; los celtas y los alemanes usaban cuchillos de piedra exclusivamente en sus sacrificios humanos. Pero todo esto hace mucho tiempo pasó al olvido. Era diferente al hacer fuego por fricción. Mucho después de que se conocieran otros métodos para producir fuego, cada fuego sagrado de la mayoría de los pueblos tenía que obtenerse por fricción. Pero incluso hoy, la superstición popular en la mayoría de los países europeos insiste en que el fuego con poderes milagrosos (por ejemplo, nuestra hoguera alemana contra las epidemias) solo se puede encender mediante fricción. Así, hasta nuestros días, el agradecido recuerdo de la primera gran victoria de la humanidad sobre la naturaleza sigue vivo, medio inconscientemente, en la superstición popular, en las reliquias de los recuerdos mitológicos paganos, entre los pueblos más educados del mundo.
Sin embargo, el proceso de hacer fuego por fricción todavía es unilateral. Mediante él, el movimiento mecánico se convierte en calor. Para completar el proceso, debe invertirse; el calor debe convertirse en movimiento mecánico. Sólo en ese caso se hace justicia a la dialéctica del proceso, el ciclo del proceso se completa, al menos en la primera etapa. Pero la historia tiene su propio ritmo y, por muy dialéctico que pueda ser su curso en el último análisis, la dialéctica a menudo tiene que esperar a la historia durante bastante tiempo. Debieron haber transcurrido muchos miles de años entre el descubrimiento del fuego por fricción y el momento en que el héroe de Alejandría ( ca. 120 a.C.) inventó una máquina que se puso en movimiento rotatorio por el vapor que emanaba de ella. Y pasaron casi otros dos mil años antes de que se construyera la primera máquina de vapor, el primer aparato para la conversión del calor en movimiento mecánico realmente utilizable.
La máquina de vapor fue la primera invención realmente internacional y este hecho, a su vez, atestigua un gran avance histórico. El francés Papin inventó la primera máquina de vapor y la inventó en Alemania. Era el alemán, Leibniz, esparciendo a su alrededor, como siempre, ideas brillantes, sin importarle si el mérito por ellas se le otorgaría a él oa alguien más, quien, como sabemos ahora por la correspondencia de Papin (publicada por Gerland), le dio la idea principal de la máquina: el empleo de un cilindro y un pistón. Poco después, los ingleses, Savery y Newcomen, inventaron máquinas similares; finalmente, su compatriota Watt, al introducir un condensador separado, elevó la máquina de vapor en principio al nivel actual. Se completó el ciclo de invenciones en este ámbito; Se logró la conversión de calor en movimiento mecánico. Lo que vino después fueron mejoras en los detalles.
La práctica, por tanto, resolvió a su manera el problema de las relaciones entre el movimiento mecánico y el calor. Para empezar, había convertido al primero en el segundo y luego había convertido al segundo en el primero. Pero, ¿cómo estaban las cosas con respecto a la teoría?
La situación era bastante lamentable. Aunque fue recién en los siglos XVII y XVIII cuando aparecieron innumerables relatos de viajes, repletos de descripciones de salvajes que no conocían otra forma de producir fuego que no fuera por fricción, sin embargo, los físicos casi no estaban interesados en él; fueron igualmente indiferentes a la máquina de vapor durante todo el siglo XVIII y las primeras décadas del XIX. En su mayor parte, se sintieron satisfechos simplemente con registrar los hechos.
Finalmente, en los años veinte, Sadi Carnot se ocupó del asunto, y de hecho con tanta habilidad que sus mejores cálculos, presentados luego por Clapeyron en forma geométrica, han sido aceptados hasta el día de hoy por Clausius y Clerk Maxwell. Sadi Carnot casi llega al fondo de la pregunta. No fue la falta de datos fácticos lo que le impidió resolverlo por completo, sino únicamente una falsa teoría preconcebida . Además, esta falsa teoría no era una que hubiera sido impuesta a los físicos por alguna variedad de filosofía maliciosa, sino una teoría ideada por los mismos físicos, por medio de su propio modo naturalista de pensamiento, muy superior al método metafísico-filosófico. .
En el siglo XVII, el calor se consideraba, al menos en Inglaterra, como una propiedad de los cuerpos, como «un movimiento de un tipo particular, cuya naturaleza nunca se ha explicado de manera satisfactoria». Esto es lo que Th. Thomson lo llamó, dos años antes del descubrimiento de la teoría mecánica del calor ( Esquema de las ciencias del calor y la electricidad , 2ª edición, Londres, 1840). Pero en el siglo xvm se destacó cada vez más la idea de que el calor, como también la luz, la electricidad y el magnetismo, es una sustancia especial, y que todas estas sustancias peculiares se diferencian de la materia ordinaria por no tener peso, por ser imponderables.
Notas
1. En ese momento, las ideas de Faraday y Maxwell eran dominantes, y los físicos tendían a considerar la electricidad como localizada principalmente en el campo entre cuerpos cargados.
2. Un cuerpo a cualquier temperatura está en equilibrio con una cierta densidad de radiación, aunque muy poca energía en un volumen dado está «en el éter», es decir, en forma de radiación, a temperaturas ordinarias.
3. Ver Apéndice II, págs. 333-4.
4. Esto ciertamente se ha verificado en el sentido de que para la física moderna las propiedades de las partículas pueden considerarse esencialmente como repulsiones y atracciones en el espacio que las rodea, que también está lleno de radiación. Por otro lado, la idea del éter ha resultado tan llena de contradicciones internas que la palabra ahora se usa poco.
5. Como vimos, parte del calor en un cuerpo caliente toma la forma de radiación. Cuando el cuerpo se pone al rojo vivo, esto se vuelve parcialmente visible ( es decir, luz).
6. Por supuesto, esto es un error. El voltio no es una unidad de energía, como pronto habría sabido Engels si alguna vez hubiera tenido que pagar una factura de luz.
7. Incluso Sinanthropus , un tipo de hombre muy diferente físicamente a nosotros, poseía fuego, aunque, por supuesto, no sabemos cómo lo hizo.
8. El uso del fuego precedió inmensamente a la domesticación.
Transcrito en 1998 para MEIA por Sally Ryan
OBRAS DE CARLOS MARX Y FEDERICO ENGELS
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