¿Sabías qué…?
El calor hizo parte de uno los problemas de estudio de la filosofía natural, muchos científicos realizaron aportes a lo largo de la historia
para conocer tanto su naturaleza como su comportamiento.
Por un lado, una de las primeras teorías sobre su naturaleza fue establecida en 1669 por Johann Becher, conocida como la teoría del flogisto y que
fue desarrollada en colaboración por George Stahl. En la teoría del flogisto, el calor está asociado con una sustancia indetectable llamada flogisto
que es expulsada del material cuando se quema. Esta teoría fue refutada en 1783 por Antoine Lavoisier quien propuso la teoría del calórico. En esta,
el calor se considera un fluido ligero e invisible que fluye de un cuerpo caliente a otro frío. Finalmente, la teoría cinética ampliamente aceptada
reemplazó a la teoría calórica del calor en el siglo XIX y es la que predomina en la actualidad.
En lo que se refiere al término “conductor” proviene de la ciencia de la electricidad, fundada a partir de 1720 por Stephen Gray e introducido por John
Desaguliers alrededor de 1738, como la capacidad de un material para transmitir electricidad por su interior y “no conductor” para los que oponen
resistencia a la misma.
A partir de allí, estos conceptos fueron adoptados por el estudio del calor para un uso similar al de la electricidad, además de esto Benjamín Franklin
hace la primera analogía entre estas dos ciencias, realizando distintos experimentos de la mayor o menor capacidad de conducción que tienen los
materiales y comienza a incentivar algunos de sus colegas proporcionándoles ideas en la realización de experimentos en estos temas, siendo Rumford
uno de ellos.
Por otra parte, la transferencia de calor se comenzó a estudiar rigurosamente en el mundo científico a finales del siglo XVII. En 1686, Edmund Halley
identificó el hecho de que el aire caliente se eleva. En 1701, Isaac Newton proporcionó la ley del enfriamiento que establece que la tasa de cambio de
la temperatura de un objeto es proporcional a la diferencia entre su propia temperatura y la temperatura ambiente. Después de unos 100 años, se señaló
que esta ley es correcta solo para diferencias de baja temperatura. En 1738, Daniel Bernoulli publicó su libro Hydrodynamique donde mostró que la temperatura
cambia con el cuadrado de la velocidad de las partículas. En 1771, Carl wilhem Scheele distinguió tres tipos de transferencia de calor: conducción, convección
y radiación. Benjamin Thimpson y Count Rumford estudiaron el calor por fricción mientras perforaban un cañón. En 1785, J. Ingen-Housz observó que algunos materiales
son buenos conductores de electricidad, mientras que otros son aislantes. Se comprendió que la conductividad térmica de los materiales también puede diferir.
El físico suizo Pierre Prevost demostró en 1791 que todos los cuerpos irradian calor.
Como resultado de todos estos estudios, incluida la invención del Calorímetro de hielo por Antoine Lavoisier y Pierre Simon Laplace en el invierno de 1782,
Fourier realiza la primera medición de la conductividad térmica para una barra de hierro, encontrando que esta es 3/2 veces la cantidad requerida para convertir
un kilogramo de hielo a 0°C en una masa igual de agua líquida a esa misma temperatura; además en sus experimentos, encuentra que si se tienen tres termómetros
igualmente espaciados a lo largo de una barra de un material, se cumple que la relación entre la suma de las temperaturas entre el primer y tercer termómetro,
con la temperatura del segundo ((T_1+T_3)/T_2) es una constante a lo largo del mismo.
Con esto, fue sólo hasta principios del siglo XIX que Jean-Baptiste Joseph Fourier con su tratado Théorie analytique de la chaleur publicado en el año 1822,
donde se estableció las principales leyes que gobiernan el calor, así como las demostraciones matemáticas de su comportamiento.
Fourier recopila, observa y compara todos los estudios tanto teóricos como experimentales realizados por él y por otros autores hasta ese entonces. Funda
su teoría postulando que el calor al igual que la gravedad, penetra cada sustancia del universo, sus rayos ocupan todas las partes que componen el espacio,
además define con precisión las propiedades elementales que determinan la acción del calor reduciéndolo a tan sólo tres observaciones fundamentales: “diferentes
cuerpos no poseen en el mismo grado la misma capacidad para contener calor, para recibirlo o transmitirlo a través de sus superficies, ni para conducirlo por el
interior de sus masas”. Finalmente plantea que el problema de la propagación del calor consiste en determinar cuál es la temperatura en cada punto de un cuerpo
en un instante dado, suponiendo que se conozcan las temperaturas iniciales.
