Robert Boyle Jacques Charles Joseph Louis Gay Lussac Amedeo Avogadro
James Joule Lord Kelvin Sadi Carnot Ludwig Boltzmann
Rudolf Clausius Emile Clapeyron Willard Gibbs  

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Robert Boyle (1627-1691)

 

 

Nació en 1627, el menor de los catorce hijos del conde de Cork, estudió en las mejores universidades de Europa. Descubrió los indicadores, sustancias que permiten distinguir los ácidos de las bases. En 1659, con la ayuda de Robert Hooke, descubrió la ley que rige el comportamiento de los muelles, perfeccionó la bomba de aire para hacer el vacío que se utilizó en la minería para eliminar el agua de las galerías en las que trabajan los mineros.

 

Atacó a la Alquimia y a los alquimistas, que anunciaban que podían convertir cualquier metal en oro. Definió la Química como una ciencia y enunció la primera definición moderna de elemento químico, como sustancia que no es posible descomponer en otras.

 

En 1661 publicó el primer libro moderno de química El Químico Escéptico en el que explicaba la mayoría de sus descubrimientos. Fue miembro fundador de la Royal Society, institución que perdura en la actualidad y participó activamente en sus reuniones hasta su fallecimiento.

 

En 1660, en una obra titulada Sobre la Elasticidad del Aire anunció su descubrimiento sobre la relación entre el volumen de un gas y su presión.

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Jacques Charles (1746-1823)

 

 

Jacques Alexandre César Charles, químico, físico y aeronauta francés, nació en Beaugency (Loiret) el 2 de noviembre de 1746 y falleció en París el 7 de abril de 1823.

 

Al tener noticias de las experiencias de los hermanos Montgolfier con su globo aerostático propuso la utilización del hidrógeno, que era el gas más ligero que se conocía entonces, como medio más eficiente que el aire para mantener los globos en vuelo. En 1783 construyó los primeros globos de hidrógeno y subió él mismo hasta una altura de unos 2 km, experiencia que supuso la locura por la aeronáutica que se desató en la época.

 

Experimentó el efecto de la temperatura sobre los gases a presión constante y observó que por cada grado centígrado de aumento de la temperatura el volumen del gas aumentaba 1/273 del que tenía a 0°C . Esto significaba que a una temperatura de -273 °C el volumen de un gas sería nulo (según dicha ley) y que no podría alcanzarse una temperatura más baja.

 

Dos generaciones más tarde Kelvin fijó estas ideas desarrollando la escala absoluta de temperaturas y definiendo el concepto de cero absoluto.

 

Charles no publicó sus experimentos y hacia 1802 Gay-Lussac publicó sus observaciones sobre la relación entre el volumen y la temperatura cuando se mantiene constante la presión, por lo que a la ley de Charles también se le llama a veces ley de Charles y Gay-Lussac.

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Joseph Louis Gay-Lussac (1778-1850)

 

 

Químico y físico francés, nacido el 6 de diciembre de 1778, en Saint-Léonard-de-Noblat, y fallecido el 9 de mayo de 1850, en París.

 

Además de ocupar cargos políticos de importancia, Gay-Lussac fue catedrático de Física (a partir de 1808) en la Universidad de la Sorbona, así como catedrático de Química (a partir de 1809) en el Instituto Politécnico de París.

 

En 1802 publicó los resultados de sus experimentos que, ahora conocemos como Ley de Gay Lussac.

 

En el campo de la física llevó a cabo, en 1804 dos ascensiones en globo, hasta altitudes de 7,000 metros, en las que estudió la composición de las capas altas de la atmósfera y el magnetismo terrestre.

 

Entre 1805 y 1808 dio a conocer la ley de los volúmenes de combinación y en relación con estos estudios, investigó junto con el naturalista alemán Alexander von Humboldt, la composición del agua, descubriendo que se compone de dos partes de hidrógeno por una de oxígeno.

 

En 1811 dio forma a la ley que Charles había descubierto en 1787 sobre la relación entre el volumen y la temperatura, pero que había quedado sin publicar. Este mismo año, el químico francés Courtois, por medio de una reacción química produjo un gas de color violeta que Gay-Lussac identificó como un nuevo elemento y le dio el nombre de yodo, que en griego significa violeta.

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Amedeo Avogadro (1776-1856)

 

 

Químico y físico italiano. Nació el 9 de junio de 1776 en Turín, Italia y murió el 9 de julio de 1856. En 1792 se graduó como doctor en derecho canónico, pero no ejerció. En vez de ello, mostró verdadera pasión por la física y la química, y una gran destreza para las matemáticas.

 

Recapacitando sobre el descubrimiento de Charles (publicado por Gay-Lussac) de que todos los gases se dilatan en la misma proporción con la temperatura, decidió que esto debía implicar que cualquier gas a una temperatura dada debía contener el mismo número de partículas por unidad de volumen. Avogadro tuvo la precaución de especificar que las partículas no tenían por qué ser átomos individuales sino que podían ser combinaciones de átomos (lo que hoy llamamos moléculas).

 

Con esta consideración pudo explicar con facilidad la ley de la combinación de volúmenes que había sido anunciada por Gay-Lussac y, basándose en ella, dedujo que el oxígeno era 16 veces más pesado que el hidrógeno y no ocho como defendía Dalton en aquella época.

 

Enunció la llamada principio de Avogadro: iguales volúmenes de gases distintos contienen el mismo número de moléculas, si ambos se encuentran a igual temperatura y presión.

 

Ese número, equivalente a 6.022 x1023, es constante, según publicó en 1811. Como ha ocurrido muchas veces a lo largo de la historia las propuestas de Avogadro no fueron tomadas en cuenta, es más, Dalton, Berzelius y otros científicos de la época despreciaron la validez de su descubrimiento y la comunidad científica no aceptó de inmediato las conclusiones de Avogadro por tratarse de un descubrimiento basado en gran medida en métodos empíricos y válido solamente para los gases reales sometidos a altas temperaturas pero a baja presión.

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(1818-1889)

 

Físico británico, a quien se le debe la teoría mecánica del calor, y en cuyo honor la unidad de la energía en el sistema internacional recibe el nombre de Julio.

 

James Prescott Joule nació en el seno de una familia dedicada a la fabricación de cervezas. De carácter tímido y humilde, recibió clases particulares en su propio de hogar de física y matemáticas, siendo su profesor el químico británico John Dalton; compaginaba estas clases con su actividad profesional, trabajando junto a su padre en la destilería, la cual llegó a dirigir. Dalton le alentó hacia la investigación científica y realizó sus primeros experimentos en un laboratorio cercano a la fabrica de cervezas, formándose a la vez en la Universidad de Manchester.

 

El área de investigación más fructífera de Joule es la relativa a las distintas formas de energía: con sus experimentos verificó que al fluir una corriente eléctrica a través de un conductor, éste experimenta un incremento de temperatura; a partir de ahí dedujo que si la fuente de energía eléctrica es una pila electroquímica, la energía habría de proceder de la transformación llevada a cabo por las reacciones químicas, que la convertirían en energía eléctrica y de esta se transformaría en calor. Si en el circuito se introduce un nuevo elemento, el motor eléctrico, se origina energía mecánica. Ello le lleva a la enunciación del principio de conservación de la energía, y aunque hubo otros físicos de renombre que contribuyeron al establecimiento de este principio como Meyer, Thomson y Helmholtz, fue Joule quien le proporcionó una mayor solidez.

En 1840 Joule publicó Producción de calor por la electricidad voltaica, en la que estableció la ley que lleva su nombre y que afirma que el calor originado en un conductor por el paso de la corriente eléctrica es proporcional al producto de la resistencia del conductor por el cuadrado de la intensidad de corriente. En 1843, después de numerosos experimentos, obtuvo el valor numérico del equivalente mecánico del calor, que concluyó que era de 0,424 igual a una caloría, lo que permitía la conversión de las unidades mecánicas y térmicas; este es un valor muy similar al considerado actualmente como de 0,427. De ese modo quedaba firmemente establecida la relación entre calor y trabajo, ya avanzada por Rumford, que sirvió de piedra angular para el posterior desarrollo de la termodinámica estadística. En estos trabajos Joule se basaba en la ley de conservación de la energía, descubierta en 1842.

A pesar de que en 1848 ya había publicado un articulo refrene a la teoría cinética de los gases, donde por primera vez se estimaba la velocidad de las moléculas gaseosas, abandonó su línea de investigación y prefirió convertirse en ayudante de William Thomson (Lord Kelvin), y, como fruto de esta colaboración, se llegó al descubrimiento del efecto Joule-Thomson, según el cual es posible enfriar un gas en expansión si se lleva a cabo el trabajo necesario para separar las moléculas del gas. Ello posibilitó posteriormente la licuefacción de los gases y llevó a la ley de la energía interna de un gas perfecto, según la cual la energía interna de un gas perfecto es independiente de su volumen y dependiente de la temperatura.

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Lord Kelvin (1824-1907)

 

William Thomson Kelvin (Lord Kelvin). Físico y matemático británico, nacido en la ciudad de Belfast (Irlanda) y muerto en Netherhall.

 

Kelvin hizo sus estudios en la Universidad de Glasgow y en el Saint Peter's College de Cambridge. En 1846 fue nombrado profesor de filosofía natural de la Universidad de Glasgow, puesto que desempeñó hasta jubilarse en 1899. En 1896 se le rindió un homenaje, al que concurrieron científicos de todo el mundo, por sus investigaciones en los dominios de la termodinámica y de la electricidad. Hasta 1904 se prolongaron sus actividades académicas como canciller de la citada Universidad.

 

Kelvin fue el primero en atraer la atención de los científicos al campo de la termodinámica con su descubrimiento del fenómeno de absorción calorífica llamado efecto Thomson (1856). Poco después enunció la teoría de la disipación de la energía, según la cual, aunque la cantidad de energía total de un sistema puede mantenerse constante, la parte utilizable de la misma disminuye continuamente.

 

Estudiando la compresión de los gases, Kelvin descubrió el efecto Joule-Thomson referente a las variaciones térmicas que sufren los gases cuando son forzados por efecto de una presión a pasar a través de orificios pequeños. Como resultado de tales experiencias, encontró que el cero absoluto de temperatura se encuentra a los -273°C y propuso que los científicos emplearan para ciertas medidas la escala absoluta de temperaturas, hoy llamada escala Kelvin.

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Nicolás Leonard Sadi Carnot (1796-1832)

 

Ingeniero y científico francés. Describió el ciclo térmico que lleva su nombre (ciclo de Carnot), a partir del cual se deduciría el segundo principio de la termodinámica. Hijo del revolucionario Lazare Carnot, en 1812 ingresó en la École Politechnique y se graduó dos años después, en la época en que se iniciaba el declive del imperio napoleónico y los ejércitos extranjeros asediaban París. Muchos estudiantes, entre ellos Carnot, participaron en las escaramuzas que se produjeron en las afueras de la capital francesa.

 

Tras la guerra con el Reino Unido, Francia tuvo que importar de ese país la maquinaria de vapor más avanzada de la época, lo cual reveló a Carnot lo atrasada que se encontraba Francia con respecto a los demás países industrializados. Este hecho, unido a las inspiradoras conversaciones que mantuvo con el eminente científico e industrial Nicolas Clément-Desormes, lo impulsaron a centrar su actividad en el desarrollo de las máquinas movidas por vapor.

 

En su ensayo publicado en 1824 bajo el título Reflexiones sobre la potencia motriz del fuego, Carnot, sin perderse en detalles técnicos, describió el ciclo energético de una máquina idealizada, cuyo rendimiento depende únicamente de las temperaturas inicial y final de la sustancia que impulsa la máquina (vapor o cualquier otro fluido), con independencia de la naturaleza de la misma.

Este trabajo, aunque no fue mal acogido por la comunidad científica, cayó en el olvido hasta 1934, cuando fue rescatado por el ingeniero ferroviario francés Émile Clapeyron. A partir de entonces influyó de forma definitiva en la labor de desarrollo de la teoría termodinámica encabezada por Rudolf Clausius en Alemania y William Thomson (lord Kelvin) en eI Reino Unido. Siguió con su labor científica hasta su temprana muerte en el año 1832, víctima de la epidemia de cólera que asoló París en esas fechas.

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Ludwig Boltzmann (1844-1906)

Físico austriaco, n. en Viena y m. en Duino. Hizo sus estudios en Linz y se graduó en la Universidad de su ciudad natal. Fue profesor de física en Graz, Munich, Viena y Leipzig. Publicó numerosos trabajos sobre termodinámica y propuso una explicación molecular, aceptada universalmente, del concepto de la entropía, a la que define mediante la probabilidad termodinámica del sistema. La ley de Stefan-Boltzmann relativa a la radiación y la llamada constante de Planck-Boltzmann, k, han contribuido a inmortalizarle entre los físicos más eminentes de todos los tiempos. Son notables, entre otras obras fundamentales, sus Vorlesungen über die Gastheorie (1899), Vorlesunger über die Principien der Mechanik (1904) y muchos trabajos sobre la teoría cinética de los gases y de Maxwell. Ha sido miembro prominente del Instituto de Física Teórica de Viena, que ha tenido un continuador no menos ilustre en su compatriota Erwin Schrödinger.

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Rudolf E. Clausius (1822-1888)

n. en Koszalin, actual Polonia. Físico alemán. Se doctoró en 1848 por la Universidad de Halle. Fue profesor de física en la Escuela Real de Artillería e Ingeniería de Berlín (1850-1855) y en las universidades de Zurich (1855-1867), Wurzburg (1867) y Bonn (1869). Fue uno de los fundadores de la termodinámica. En 1850 enunció el segundo principio de la termodinámica como la imposibilidad de flujo espontáneo de calor de un cuerpo frío a otro de caliente, sin la aplicación de un trabajo externo. En 1865 introdujo el término entropía, definido como la capacidad del calor para desarrollar trabajo, y demostró que la entropía del sistema se incrementa en un proceso irreversible. Llevó a cabo así mismo investigaciones sobre la teoría cinética de los gases y los fenómenos electroquímicos.

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Emile Clapeyron (1799-1864)

Ingeniero francés. Cursó también los estudios de física y fue profesor de matemática en San Petersburgo, donde residió durante 10 años. De regreso a Francia, trabajó en la construcción de líneas férreas, puentes y locomotoras. Realizó importantes aportaciones a la termodinámica al desarrollar algebraicamente las teorías de Carnot.

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Willard Gibbs (1839-1903)

 

Físico y químico estadounidense. A la edad de quince años ingresó en la Universidad de Yale, donde obtuvo el primer doctorado en ingeniería concedido por la mencionada institución. Durante un viaje a Europa, entró en contacto con los físicos y matemáticos de mayor prestigio de la época, cuyas novedosas aportaciones estudió con interés.

 

Centró durante un tiempo su atención en el estudio de la máquina de vapor de Watt; ocupado en el análisis del equilibrio de la máquina, Gibbs empezó a desarrollar un método mediante el cual calcular las variables involucradas en los procesos de equilibrio químico.

Dedujo la regla de las fases, que permite determinar los grados de libertad de un sistema fisicoquímico en función del número de componentes del sistema y del número de fases en que se presenta la materia involucrada. También definió una nueva función de estado del sistema termodinámico, la denominada energía libre o energía de Gibbs (G), que permite prever la espontaneidad de un determinado proceso fisicoquímico (como puedan ser una reacción química o bien un cambio de estado) experimentado por un sistema sin necesidad de interferir en el medio ambiente que le rodea. En 1871 fue designado profesor de física matemática en Yale, tras la publicación de su labor fundamental, que incluyó los títulos Métodos gráficos en termodinámica de fluidos y Sobre el equilibrio de sustancias heterogéneas, este último de importancia trascendental para la posterior evolución de la física y la química modernas.

La descripción adecuada de los procesos termodinámicos desde el punto de vista de la física llevó a Gibbs a desarrollar una innovadora herramienta científica, la mecánica estadística, que con posterioridad se reveló útil para la moderna mecánica cuántica.

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