GOLPE MORTAL A UNA TEORIA por el Prof. Dr. D. Alberto Requena Rodríguez, académico numerario

Los conceptos en Ciencia no responden a ramas concretas, sino que se aplican, también, en otros campos distintos a aquel en el que originalmente surgieron. En realidad, es imposible dividir la Ciencia en ramas separadas y sin relación entre si. En la descripción de los fenómenos relativos al calor, los conceptos fundamentales son los de temperatura y calor. Tuvo que transcurrir mucho tiempo para que se diferenciaran. En cambio, una vez que se logró, se progresó muy rápidamente.

 

Nuestro tacto nos permite, sin duda, distinguir si un cuerpo está caliente o frío. Es un criterio cualitativo, pero insuficiente para describir cuantitativamente. Una experiencia sencilla lo evidencia: dispongamos tres recipientes con agua caliente, fría y tibia, respectivamente. Introducimos una mano en el caliente y otra en el frío y se percibirán calor y frío, en cada una de las manos. Si las sacamos y las introducimos en el agua tibia, en cada mano percibiremos la sensación contraria. Esta dificultad es la que salva el termómetro, propuesto por vez primera por Galileo. Se basa en suposiciones ciertas  que formuló hace casi doscientos años, Black: “con el uso de este instrumento hemos aprendido que si se toman mil o más, diferentes clases de materia, como metales, piedras, sales y una variedad de otros fluidos, aunque estén todos inicialmente a diferentes “calores”, colocados juntos en una misma habitación sin fuego y donde no entre el Sol, el calor pasará del más caliente de estos cuerpos al más frío, en el transcurso de unas horas o, tal vez de un día, al final del cual, si se les aplica, sucesivamente un termómetro, indicará en todos ellos exactamente al mismo grado”. El término “calores” debería identificarse con la actual temperatura. Este mismo principio, es el que justifica que al tomar la temperatura a un enfermo, lo que indica el termómetro es la temperatura del enfermo. Aunque no se piense, es la medida de un principio físico.

 

Pero ¿tiene el termómetro la misma cantidad de calor que el cuerpo del enfermo?  En modo alguno. Si tener la misma temperatura fuera tener el mismo calor, entonces diría Black: “… sería confundir la cantidad de calor de varios cuerpos con su concentración o intensidad respectiva…” Un ejemplo lo aclara bien: para hacer hervir un litro de agua se requiere aplicar una fuente de calor durante un tiempo. Para calentar 12 litros de agua se requerirá un tiempo mayor. Esto es indicativo de que se le transmite algo que llamamos calor. Si calentamos de la misma forma y en sendos recipientes un kilo de agua y uno de mercurio, el mercurio lo logra más rápidamente. Es decir, el mercurio necesita menos calor para aumentar su temperatura un cierto número de grados. Cada sustancia tiene una capacidad calorífica o calor especifico característico.

 

Si tenemos dos cuerpos a temperaturas distintas y los ponemos en contacto, aislados de toda influencia exterior, alcanzan la misma temperatura. La cosa sucede fluyendo el calor de uno a otro, como si se tratara de agua que pasa entre un nivel superior y otro inferior. Es una imagen primitiva, pero permite poner en concordancia los efectos: cantidad de agua por cantidad de calor; nivel superior por temperatura más alta y nivel inferior por temperatura más baja. El flujo continúa hasta que los niveles (o las temperaturas) se igualan. Si se juntan agua y alcohol, con masas, temperaturas y calores específicos distintos, se puede calcular la temperatura final de la mezcla y viceversa, conociendo la temperatura final se puede determinar la relación entre los calores específicos.

 

El calor es similar a otros conceptos físicos. Es como una especie de sustancia, análoga a la materia en Mecánica. A esta sustancia se le denominó calórico y teoría del calórico a la que formula tal cosa. Su cantidad puede cambiar o no, como el dinero: ahorrando o gastando. El capital guardado en una caja fuerte se conservará sin variación. En un cuerpo aislado se conservan masa y calor. Un termo ideal es una caja fuerte. Del mismo modo que la masa de un sistema aislado se mantiene íntegra, aun cuando haya transformaciones químicas, el calor se conserva al pasar de un cuerpo a otro. El calor no es una sustancia como la masa que la determina una balanza. Por analogía, se puede pensar que un trozo de hierro pesa más si está caliente que si está frío. La experiencia demuestra que no. Si el calor es una sustancia, debe ser imponderable, sin peso.

 

El objeto de una teoría física es explicar el mayor número posible de fenómenos, haciéndolos inteligibles. El calor ni es sustancia ni es imponderable. Algunos hechos del principio de la civilización lo ponen de manifiesto. El carácter fundamental de una sustancia es que no se puede crear ni aniquilar. El hombre primitivo creó calor por frotamiento, suficiente para prender la madera. La fricción, es de sobra conocido que genera calor. En el marco de la teoría del calórico, solamente es posible obtener el calor por frotamiento suponiendo que se modifican los calores específicos para elevar la temperatura manteniendo fijo el calor. Un experimento lo puede resolver. Tomamos dos piezas de madera idénticas y suponemos que elevamos su temperatura por métodos diversos, una mediante fricción y otra por contacto con un radiador. Si las dos piezas tienen el mismo calor específico a la nueva temperatura, la teoría del calórico cae por tierra. El calor específico en tal experimento se determinó hace casi doscientos años por Rumford en el arsenal militar de Munich examinando el comportamiento de los cañones de bronce y dando un golpe mortal a la teoría del calórico que confundía el calor con una sustancia.  Cuando un experimento permite pronunciar un veredicto de vida o muerte de una teoría, se denomina experimento crucial. El carácter crucial se evidencia por la forma de plantear el problema, permitiendo explicarlo con una sola de las teorías puestas a prueba