La ciencia en tiempo de Cajal
Termodinámica en el tiempo de Cajal
La historia de la termodinámica es una parte esencial de la historia de la física, la historia de la química y la historia de la ciencia en general. Debido a la participación de la termodinámica en muchas áreas de la ciencia y la tecnología, su historia está estrechamente entrelazada con los desarrollos de la mecánica clásica, la mecánica cuántica, el magnetismo y la cinética química. También, tenemos su aplicación en otros campos como la meteorología, teoría de la información, biología, fisiología y desarrollos tecnológicos como máquinas de vapor, motores de combustión interna, refrigeración y generación de energía. El desarrollo de la termodinámica fue impulsado y dirigido por la teoría atómica.
La termodinámica es la rama de la física que estudia a nivel macroscópico la transformación de la energía y cómo esta energía puede transformarse con éxito. Históricamente, la termodinámica se remonta al siglo XIX como resultado de la necesidad de mejorar la eficiencia de las primeras máquinas termodinámicas hechas por el hombre durante la Revolución Industrial. La termodinámica clásica se desarrolló antes del descubrimiento de la estructura atómica, por lo que los resultados que presentó y los principios que la tratan son independientes de la estructura atómica. El punto de partida para la mayoría de las consideraciones termodinámicas son las llamadas leyes o principios de la termodinámica. En pocas palabras, estas leyes determinan cómo se produce la transformación de energía. Con el tiempo, se convirtieron en una de las leyes más importantes de la ciencia. Antes de pasar al estudio de los principios de la termodinámica, es necesario introducir algunos conceptos iniciales, como qué es un sistema termodinámico, cómo se describe, qué tipo de transformación puede sufrir, etc. Estos conceptos se resumen en la siguiente tabla:
En química y física, la teoría atómica es una teoría científica sobre la naturaleza de la materia que sostiene que está compuesta de unidades discretas llamadas átomos.
Un sistema termodinámico es una parte del Universo que se aísla para su estudio.
Un sistema termodinámico puede ser una célula, una persona, el vapor de una máquina de vapor, la mezcla de gasolina y aire en un motor térmico, la atmósfera terrestre, etc.
Las transformaciones que puede sufrir son transformaciones termodinámicas. Un sistema termodinámico puede describir una serie de transformaciones que lo lleven desde un cierto estado inicial (en el que el sistema se encuentra a una cierta presión, volumen y temperatura) a un estado final en que en general las variables termodinámicas tendrán un valor diferente.
La mecánica clásica es la rama de la física que estudia las leyes del comportamiento de cuerpos físicos macroscópicos en reposo.
La mecánica cuántica es la rama de la física que estudia la naturaleza a escalas espaciales pequeñas, los sistemas atómicos y subatómicos y sus interacciones con la radiación electromagnética y otras fuerzas.
El magnetismo es el conjunto de fenómenos físicos mediados por campos magnéticos. Estos pueden ser generados por las corrientes eléctricas o por los momentos magnéticos de las partículas constituyentes de los materiales. Es parte de un fenómeno más general: el electromagnetismo.
La cinética química es un área de la fisicoquímica que se encarga del estudio de la rapidez de reacción, cómo cambia la rapidez de reacción bajo condiciones variables y qué eventos moleculares se efectúan mediante la reacción general.