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Conferencia 11
Revolución en la química del Siglo
XVIII Fundamentos de la termodinámica
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La Dinámica de los Fluidos recibe un poderoso
impulso con las aportaciones del más notable
representante de la destacada familia Bernoulli,
Daniel (1700 1782). La ecuación de Bernoulli
presentada por primera vez en su Hydrodinámica
cubre un amplio abanico de aplicaciones en esta
disciplina. Es considerado además el primero que
desarrolla  una teoría cinética de los gases y lo
hace sobre conceptos atomísticos y
probabilísticos. Toda la estructura de la
Hidrodinámica, en la que se investiga una
cantidad increíble de problemas de suma
importancia teórico-práctica, esta concebida con
tal maestría que junto a la certeza de los
cálculos, se aprecia la coherencia, entre las
diferentes variaciones de un tema central, que se
conoce hoy como ecuación de Bernoulli.
La energía que posee el fluido permanece
constante a lo largo de su recorrido. La energía
de un fluido en cualquier momento consta de tres
componentes 1.- Cinético es la energía debida a
la velocidad que posea el fluido.2.- Potencial
gravitacional es la energía debido a la altitud
que un fluido posea.3.- Potencial Presion es la
energía que un fluido contiene debido a la
presión que posee La siguiente ecuación conocida
como "Ecuación de Bernoulli" (Trinomio de
Bernouilli) consta de estos mismos términos.
donde v velocidad del fluido en la sección
considerada. g aceleración gravitatoria y
altura geométrica en la dirección de la gravedad
P presión a lo largo de la línea de corriente
? densidad del fluido
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A fines del siglo XVIII, el método analítico
cualitativo y cuantitativo comenzaba a rendir sus
frutos. El descubrimiento de diferentes elementos
químicos, y nuevos compuestos hacía
imprescindible la búsqueda de la composición. La
teoría del flogisto y las ideas sobre la afinidad
química, aunque erróneas, dominaban la mente de
los químicos, pero las inconsistencias
experimentales, cada vez más numerosas, entraban
en franca contradicción con el saber establecido.
Las condiciones habían madurado para el
surgimiento de una nueva hipótesis que permitiera
la explicación de los fenómenos químicos, en
especial el de la combustión. Esta fue la obra de
Lavoisier. Se ha atribuido a la figura de este
científico francés la autoría absoluta de la
primera revolución científica ocurrida en la
Química. No obstante, éste fue un lento proceso
que se inició con Robert Boyle en 1660, y que no
concluye hasta el establecimiento absoluto de la
teoría atómica en 1803. Lavoisier es una figura
central en este proceso. Fue una mente brillante,
capaz de romper las ataduras flogísticas y
colocar cada hecho en su justo lugar Una
revolución científica, no es sólo el derrumbe y
rechazo de las viejas concepciones que dominan en
una disciplina dada, y su remplazo por nuevas
hipótesis de mayor carácter explicativo.
Significa también reconsiderar, a la luz del
nuevo paradigma, todos los principios, leyes y
teorías vigentes. Otra característica de una
revolución científico natural, es que los nuevos
conocimientos deben tener un carácter
metodológico, lo que implica una ruptura en el
método de investigación y en el sistema lógico
del pensamiento naturalista. Producto de la
revolución científica se produce entonces una
ampliación del saber acerca de la naturaleza en
aspectos de la realidad que hasta ese momento
habían sido inaccesibles para los científicos.
Todos estos aspectos se dan en la Química en su
tránsito del empirismo al establecimiento de su
primer sistema conceptual, gracias al método
analítico.
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Robert Boyle (25 de enero de 1627 - Londres, 30
de diciembre de 1691) físico y químico inglés,
fue una de las principales figures que
participaron en la emergencia de la ciencia
moderna. El interés en este químico y naturalista
angloirlandés se ha intensificado en los últimos
años, debido a sus experimentos pioneros acerca
de las propiedades de los gases y su visión
corpuscular de la materia, base de teorías
modernas sobre los elementos químicos .
En 1657, leyendo acerca de la bomba de aire de
Otto von Guericke, se propuso con la ayuda de
Robert Hooke desarrollar mejoras en su
construcción, que dieron por resultado la máquina
Boyleana o máquina neumática finalizada en 1659 y
con la que comenzó una serie de experimentos
acerca de las propiedades del aire En 1660,
publicó una relación de los trabajos realizados
con ese instrumento con el título New Experiments
PhysicoMechanical touching the spring of air and
its effects (Nuevos experimentos físico-mecánicos
sobre la elasticidad del aire y sus
efectos). Boyle fue el iniciador de las
investigaciones respecto a los cambios en el
volumen de un gas como consecuencia de las
variaciones en la presión aplicada él fue el
primer químico que aisló un gas. En el campo de
la química, Boyle observó que el aire se consume
en el proceso de combustión y que los metales
ganan peso cuando se oxidan. Reconoció la
diferencia entre un compuesto y una mezcla, y
formuló su teoría atómica de la materia basándose
en sus experimentos de laboratorio.
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La Ley de Boyle-Mariotte (o Ley de Boyle, como se
la conoce a veces), formulada por Robert Boyle y
Edme Mariotte, es una de las leyes de los gases
ideales que relaciona el volumen y la presión de
una cierta cantidad de gas mantenida a
temperatura constante, y dice que el volumen es
inversamente proporcional a la presión donde es
constante si la temperatura y la masa del gas
permanecen constantes. Cuando aumenta la presión,
el volumen disminuye, mientras que si la presión
disminuye el volumen aumenta. El valor exacto de
la constante k no es necesario conocerlo para
poder hacer uso de la Ley si consideramos las
dos situaciones de la figura, manteniendo
constante la cantidad de gas y la temperatura,
deberá cumplirse la relación
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La idea de que el calor era una forma de
movimiento de la sustancia ya había sido esbozada
en el siglo anterior, primero por Galilei y sus
discípulos y en la segunda mitad de la centuria
por Robert Boyle y Robert Hooke.   Las nociones
elaboradas por el sabio ruso Mijail Lomonosov
(1711 1765) sobre el calor se inscriben en el
desarrollo del atomismo que desde el siglo
anterior  lo relaciona con el movimiento
corpuscular. Lomonosov comparte y critica la obra
de Boyle, sosteniendo que la ley del irlandés
sobre los gases debe sufrir una desviación
notable para la región de las altas presiones
debido al volumen ocupado por los átomos.  
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William Cullen (1710-1790), primer profesor de
Química en Escocia y descubridor del efecto de
refrigeración producido por la evaporación de los
líquidos, se considera , el introductor de la
enseñanza de la química moderna en las islas
británicas
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La interpretación de los experimentos de
Fahrenheit y Boerhaave al estudiar el intercambio
de calor entre iguales masas de agua y mercurio
puestas en contacto a diferentes temperaturas. En
donde se observo que la temperatura final no es
en el promedio aritmético de las temperaturas
iniciales se debe al médico y físico químico
escocés Joseph Black (1728 1799) . Black
admitió como correcta la hipótesis de que la
sustancia termógena cedida por la sustancia
caliente era obtenida por la sustancia fría, pero
estas cantidades de calor iguales varían de
distinta forma la temperatura de iguales masas de
agua y mercurio..
El agua y el mercurio, según el razonamiento de
Black presentaban diferentes capacidades para el
calor. A él se debe también la introducción de
los conceptos del calor específico y el calor
latente de vaporización de las sustancias. La
actividad del médico y físico-químico escocés, de
origen francés,  Joseph Black se centra en dos
polos del conocimiento físico químico. Por una
parte asiste al nacimiento de la Termodinámica  
y sus estudios, desde 1766 hasta 1796, en la
cátedra de Química de la Universidad de Edimburgo
influyen en el instrumentista James Watt
(1736-1819), quien en 1769 patenta la máquina de
vapor que perfeccionaba el ingenio creado por 
Thomas Newcomen (1663 1729) en 1725. De otro
lado los descubrimientos de Black al investigar
la descomposición de la piedra caliza y las
reacciones de combustión demuestran  que  los
aires  tienen  un  comportamiento  químico  que 
puede ser estudiado, inaugurando una época que
conduce directamente a la llamada Revolución de
la Química
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Henry Cavendish, físico y químico británico (10
de octubre, 1731 - 24 de febrero, 1810 )
Cavendish, contemporáneo de Black, hizo
contribuciones relevantes al desarrollo inicial
de la termodinámica. Aplica nuevas técnicas
cuantitativas para descifrar la interacción del
calor con las sustancias, midiendo calores de
fusión y evaporación de sólidos y líquidos. Es
también Cavendish el primero en descubrir la
existencia de composiciones en las disoluciones
que ofrecen  temperaturas mínimas de congelación.
En 1766, Cavendish presentó en la Royal Society
su informe sobre Factitious Air en el que
describe las propiedades sobresalientes del gas
liberado durante la reacción del ácido
clorhídrico con algunos metales. Lanzó la
hipótesis de haber aislado el propio flogisto. Al
hacerlo se basó en dos de sus propiedades era el
gas más ligero de los conocidos y presentaba una
alta inflamabilidad. En otros experimentos,
haciendo saltar chispas eléctricas por las
mezclas de los nuevos aires descubre que la
reacción de su aire inflamable con el aire
desflogisticado produce agua, enterrando para
siempre la visión milenaria del agua como
sustancia elemental y primigenia
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En abril de 1774, Lavoisier repitió los
experimentos de Boyle con el objetivo de refutar
la hipótesis de que el incremento en peso de los
metales durante la calcinación se debía a la
incorporación de partículas de fuego, como había
supuesto Boyle, demuestra que el incremento en
peso del metal calcinado era igual al peso del
aire extra que había penetrado dentro del
recipiente una vez abierto. Pensando en términos
del aire fijo o cualquier otro vapor ácido,
Lavoisier deduce que la reacción de calcinación
era una combinación del metal con la parte ácida
del aire. Con este resultado Lavoisier demuestra
la Ley de Conservación de la Masa en las
reacciones química, que ya había sido enunciada
con anterioridad por Lomonosov, pero cuyo crédito
se le atribuye a Lavoisier por la repercusión de
sus trabajos.
Finalmente, en 1777, Lavoisier publica su teoría
de la combustión, según la cual la combustión y
la calcinación, no eran más que reacciones de
combinación de las sustancias con el oxígeno.
Asimismo, Lavoisier interpreta el aire fijo
(CO2), como una combinación del carbono y el
oxígeno, por lo que la reducción de las cales con
carbón, reacción que muchos científicos conocían
como el reverso de la calcinación y que el propio
Lavoisier había estudiado, no era más que la
transferencia del oxígeno de la cal al carbón.
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Los trabajos de Lavoisier en relación con la
nueva Química, no se limitan a analizar el
fenómeno de la combustión, sino que sienta las
bases para la interpretación de las reacciones de
combinación, descomposición e intercambio, y
define el elemento químico como aquella sustancia
que no puede se producida ni descompuesta a
partir de otras. Por supuesto, Lavosier es
incapaz de establecer las diferencias entre el
concepto de elemento y el de sustancia simple, lo
cual no fue posible hasta el desarrollo de la
teoría atómica.   Lavosier funda la termoquímica,
al establecer  la ley que lleva su nombre, y
según la cual el calor absorbido durante la
descomposición de una sustancia es el mismo que
el que se desprende en su formación.      La
búsqueda de la composición de los compuestos
químicos hizo necesario establecer un sistema
para nombrar los compuestos atendiendo a ésta. No
era posible seguir nombrado los compuestos de una
forma trivial. Lavoisier, conjuntamente con
investigadores de la talla de Guyton de
Moerveau., Claude Berthollet  y Antoine de
Fourcroy, emprenden esta tarea, y en 1787
publican el libro Methode de Nomenclature
Chimique (Método de Nomenclatura Química). La
sistematización de la nomenclatura en función de
la composición de los compuestos químicos tuvo
una enorme repercusión en la forma de pensar de
los químicos, y fue rápidamente aceptada.      La
obra de Lavoisier fue recogida en el texto Traité
èlementaire de chimie, (Tratado Elemental de
Química) publicado en 1789
Una vez conocida la composición del agua,
Lavoisier puede explicar la naturaleza de otras
dos reacciones químicas
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En 1798, las ideas sobre la naturaleza sustancial
del calor son rechazadas por los experimentos
conducidos por el estadounidense Benjamín
Thompson (1753 1814) que vienen a demostrar su
naturaleza cinética. Thompson escribió todo
aquello que un cuerpo o sistema de cuerpos
aislados pueda continuar suministrando sin
limitación, no puede, de manera alguna, ser una
sustancia material, y me parece extremadamente
difícil, si no imposible, imaginar algo capaz de
producirse y comunicarse, como el calor en esos
experimentos, a no ser el movimiento.
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Las ideas que prevalecieron en la comunidad
científica de la época se corresponden con una
etapa del desarrollo de las ciencias en que se
introducen un conjunto de agentes sustanciales
como el flogisto, el éter, y el calórico. Estas
posiciones, un tanto ingenuas se basaban en el
principio de no introducir la acción a distancia
para explicar los fenómenos físicos al no
disponer de conceptos y núcleos teóricos acerca
de los campos, de las múltiples formas de
energía,  y de sus transformaciones de unas
formas en otras. No sería hasta mediados del
próximo siglo XIX  que nuevos resultados
experimentales permitieran la edificación de un
cuerpo teórico acerca del calor, como energía en
tránsito.  
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Joseph-Louis Proust  (1754 - 1826) Químico
Francés
Escribió memorias sobre la composición de los
minerales y diversos compuestos, incluyendo las
sales orgánicas, así como una monografía sobre el
cobre y el estaño y numerosos trabajos
analíticos. Sus análisis fueron los mejores de su
tiempo. Estudió la naturaleza de distintos
azúcares, especialmente el que creyó exclusivo de
la uva (glucosa).       Sostuvo la teoría de
las proporciones fijas y constantes de los
compuestos. En 1806 formuló la ley de las
proporciones definidas, su más importante
aportación a la química. Esta ley establece que
la proporción en masa con que se combinan los
elementos químicos para dat un determinado
compuesto es siempre la misma. Cada compuesto
químico tiene una composición fija e invariable
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La formulación de esta ley generó una gran
polémica entre Proust y Berthollet, entre los
años 1801 y 1808. Este último de gran autoridad
por sus trabajos junto a Lavoisier, defendía la
hipótesis de la composición variable. A la sazón,
Claude Louis Berthollet,(1748 - 1822) químico
francés) que estudiaba la afinidad entre los
compuestos químicos, advirtió que las tablas de
afinidad electiva de Bergmann no eran tortalmente
válidas, ya que la afinidad no era una fuerza
absoluta, sino que sobre ella podían influir las
cantidades de los reaccionantes. De este modo,
Bethollet percibe la ley de acción de masas en
las reacciones químicas, aunque esta no se
establece hasta años después.
Berthollet no diferencia entre la composición de
una disolución y la composición de un compuesto
químico, e indica que la composición de los
compuestos es variable a menos de que un factor
como la solubilidad defina su composición.
Aunque esta disputa se resolvió en su momento a
favor de Proust, y está probada la existencia un
gran número de compuestos de composición
definida, formados por moléculas discretas y
simples, como el agua o el dióxido de carbono, no
es menos cierto el hecho de que existen
combinaciones químicas con una variación evidente
en su composición, como es el caso de los sólidos
iónicos. Actualmente los compuestos químicos se
dividen en daltónidos y berthollidos, según
cumplan o no la ley de Proust.    La ley de las
proporciones definidas constituyó una poderosa
arma para los químicos en la búsqueda de la
composición.
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John Dalton 6 de septiembre de 1766 - 27 de julio
de 1844). químico y matemático inglés
En sus estudios sobre la meteorología desarrolló
varios instrumentos de medición y propuso por
primera vez que el origen de la lluvia se
encuentra en el descenso de la temperatura. En
este ámbito estudió también las auroras boreales,
y determinó que éstas están relacionadas con el
magnetismo de la Tierra La ley de las presiones
parciales fue formulada por el establece que la
presión de una mezcla de gases, que no reaccionan
químicamente, es igual a la suma de las presiones
parciales que ejercería cada uno de ello si él
solo ocupase todo el volumen de la mezcla, sin
cambiar la temperatura
John Dalton
En 1805 expuso la teoría atómica en la que se
basa la ciencia física moderna. Demuestra que la
materia se compone de partículas indivisibles
llamadas átomos. También ideó una escala de
símbolos químicos, que serán luego reemplazadas
por la escala de Berzelius. Los pesos atómicos
determinados a partir de las relaciones de
combinación conocidas y de sus fórmulas eran
bastante inexactos. Comprobó que las cantidades
de un mismo elemento que se unen con una cantidad
fija de otro elemento para formar en cada caso un
compuesto distinto, están en la relación de
números enteros y sencillos. Esta ley así
enunciada, se conoce como ley de Dalton o ley de
las proporciones múltiples, y es una consecuencia
de su teoría atómica
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   En 1808, Gay Lussac observa que cuando un
volumen de oxígeno se une con dos volúmenes de
hidrógeno forman dos volúmenes de vapor de agua
medidos en las mismas condiciones de presión y
temperatura. Esta ley conocida como la ley de los
volúmenes de combinación resultó de gran
importancia dado el gran interés por las
sustancias gaseosas. La teoría atómica no podía
explicar la ley de Gay Lussac de los volúmenes de
combinación, ya que según Dalton la combinación
de un átomo de hidrógeno y uno de oxígeno daba
lugar a una partícula de agua de fórmula HO, idea
que llevó a Dalton a rechazar las conclusiones de
Gay Lussac, por inexactas
En 1802, Louis Gay Lussac publica los resultados
de sus experimentos, basados en los que Jacques
Charles hizo en el 1787. Se considera así al
proceso isobárico para la Ley de Charles, y al
isovolumétrico para la ley de Gay Lussac.
Isibárico, Ley de Gay Lussac
Isocórico, Ley de Charles
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Se debe a Amadeus Avogadro la reconciliación de
estos dos hechos al sugerir, en 1811, que los
gases elementales estaban formados por moléculas
diatómicas, y que en volúmenes iguales de todos
los gases, medidos en las mismas condiciones de
presión y temperatura existían igual número de
moléculas.      Sin embargo, la hipótesis de
Avogadro fue rechazada enérgicamente por
Berzelius, pues según las ideas acerca de la
afinidad química la unión de dos átomos iguales
era imposible. Las ideas de Avogadro no fueron
reconocida hasta 1860, en el I Congreso de
Química de Karlruhe
Por ejemplo, si tenemos dos volúmenes iguales,
uno de hidrógeno y otro de oxígeno, bajo las
mismas condiciones de temperatura y presión, de
acuerdo con Avogadro tendrán el mismo número de
moléculas. Si ponemos esos gases en dos pequeños
tanques iguales, que inicialmente estaban al
vacío (comprimiéndolos) el aumento de peso del
tanque con oxígeno entre el aumento de peso del
tanque con hidrógeno, nos dará el peso molecular
del oxígeno en unidades del peso molecular del
hidrógeno. El resultado obtenido es 16, o sea que
la molécula de oxígeno pesa dieciséis veces más
que la de hidrógeno.
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Fue el primer analista del Siglo XIX además de
llevar a cabo con la mayor precisión un número
enorme de análisis, hay que atribuirle el
descubrimiento de varios cuerpos simples
Hisinger y Berzelius descubren el elemento cerio
en 1807, en 1817 identifica el selenio, y como
tercer y último descubrimiento el torio en 1829.
Sus alumnos descubrieron otros dos elementos en
1817 Johann August Arfvedson descubre el litio, y
en 1830 Nils Gabriel Sefström descubre el
vanadio. Berzelius fue quién propuso los nombres
de litio y vanadio, así como el de sodio. Fue el
primer químico que aisló el silicio (en 1823), el
circonio (en 1824), el torio (en 1828) y el
titanio.
Estudió las combinaciones de azufre con fósforo,
el flúor y los fluoruros, determinó un gran
número de equivalentes químicos. Fue
prácticamente el creador de la química orgánica.
Introdujo las nociones y las palabras alotropía,
catálisis, isomería, halógeno, radical orgánico y
proteína. Tan filósofo como experimentador,
consolidó la teoría atomística así como la de las
proporciones químicas inventó e hizo aceptar
universalmente fórmulas químicas análogas a las
fórmulas algebraicas con el objetivo de expresar
la composición de los cuerpos. Para explicar los
fenómenos adoptó la célebre teoría del dualismo
electro-químico, y con esta teoría llevó a cabo
muchas reformas en la nomenclatura y en la
clasificación. Fue el precursor y desarrolló una
teoría electroquímica y une acerca de los
radicales. También fue uno de los primeros que
basó la mineralogía en el conocimiento de los
elementos químicos de los cuerpos. El actual
sistema de notación química se adoptó gracias a
Berzelius, que fue quien lo propuso en 1813.
Berzelius fue uno de los primeros que publicó una
tabla de las masas moleculares y atómicas con
exactitud aceptable.
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En 1772, el químico sueco Carl Scheele  logro
aislar el aire desflogisticado de Prietsley, al
cual bautizó con más propiedad aire incendiario,
para destacar que en su seno ardía vivamente una
vela y una astilla incandescente rápidamente se
inflamaba. Sin embargo no publicó sus
investigaciones hasta 1777, en el libro de
sugerente título Tratado Químico sobre el aire y
el fuego. En este libro describe los
procedimientos para determinar la composición del
aire, que según demuestra está constituido por
fluidos ligeros de dos géneros. Por primera vez
está apuntando la existencia de los dos
principales componentes del aire el nitrógeno y
el oxígeno. Se venia derrumbando la noción del
aire como algo elemental e inerte.
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El desarrollo de la minería y la mineralogía
condicionó el surgimiento de  diferentes Escuelas
de químicos que a lo largo de este siglo
realizara numerosos aportes en el análisis de
minerales, en la comprensión y gobierno de los
procesos de su reducción, enterrando
definitivamente el ideal alquimista de
transformar metales nobles en oro.   Toda la
práctica de la especie humana anterior al siglo
XVIII había producido el hallazgo de 13 elementos
químicos, entre ellos nueve metales típicos. La
expansión de los conocimientos químicos significó
en esta centuria  sumar trece elementos al
repertorio de los metales. En poco más de
cincuenta años se superaría el número de metales
descubiertos por más de seis siglos de
infructuosa búsqueda alquimista. Con el paso del
tiempo, estos metales se emplearían en la
fabricación de materiales estratégicos para el
avance tecnológico.   El más notable
representante de la generación de químicos suecos
del siglo XVIII y campeón absoluto en la lid de
los descubrimientos de elementos de esta centuria
fue Carl W. Scheele (1742-1786). En 1770
estableció contacto con el líder de los químicos
suecos de la época T.O. Bergman (1735- 1784) y
recibió su ayuda pero nunca cursó estudios
formales de Química. No obstante Scheele se
convirtió en uno de los más grandes químicos
experimentales de todos los tiempos tomando parte
en el hallazgo de nuevas sustancias entre las que
se encuentran los compuestos del cloro, flúor,
manganeso, bario, molibdeno, wolframio y oxígeno.
Carl Wilhelm Scheele
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Considerado entre los padres de la Química
Analítica, Martín Heinrich Klaproth (1743-1817)  
promueve la tradición alemana en este campo desde
la cátedra de Química de la recién fundada
Universidad de Berlín (1810). A Klaproth se deben
los descubrimientos del zirconio y del uranio. El
uranio fue descubierto en 1789, en la pechblenda.
Más de un siglo transcurrió para que en 1896, el
físico francés Antoine Henri Becquerel
descubriera la radiactividad
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Mientras los químicos intentaban racionalizar el
problema de la combustión, el inventor inglés
William Murdock (1754 - 1839) perteneciente al
grupo de ingenieros mecánicos que participaron en
las mejoras de la máquina de vapor, se encontraba
investigando el aprovechamiento del gas de coque
como posible fuente de iluminación.  Con tal
propósito, Murdock instaló una retorta de hierro
en el traspatio de su casa desde donde condujo
hasta la sala una tubería que transportaba el gas
para alumbrar la habitación. Corría el 1792, y
sólo 10 años más tarde, resueltos los problemas
de seguridad y de fabricación de los equipos
necesarios,  la compañia de Bolton y Watt comenzó
la empresa comercial de la iluminación
artificial  con gas de coque.
Ya a fines de la segunda década del XIX, una
ciudad como Londres disponía de una red de
tuberías de 288 millas que alimentaban a más de
71 mil quemadores
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En el universo de la Física los estudios sobre
la potencia motriz del calor se apuntaron en la
agenda del siglo XIX  con el desarrollo de nuevas
leyes y principios, y una desconocida hasta
entonces mirada estadística hacia los sistemas
moleculares.   La Escuela Francesa de físicos
matemáticos que aplican novedosas herramientas
matemáticas al desarrollo de una teoría sobre el
calor cuenta entre sus más sobresalientes
representantes de inicios del siglo a Joseph
Fourier (1768 1830). Fourier empleó una nuevas
series trigonométricas (series de Fourier) en su
tratado Teoría analítica del calor publicado
dos años antes de la obra clásica de Carnot
Fue en Grenoble donde condujo sus experimentos
sobre la propagación del calor que le permiten
modelar la evolución de la temperatura a través
de series trigonométricas. Estos trabajos
mejoraron el modelado matemático de fenómenos
físicos y contribuyeron a los fundamentos de la
termodinámica. Sin embargo, la simplificación
excesiva que proponen estas herramientas fue muy
debatido, principalmente por Pierre-Simon Laplace
y Joseph-Louis Lagrange.
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En 1824 el joven ingeniero francés Sady Carnot
(1796 - 1832), el mismo año del nacimiento de
Lord Kelvin, publica su  famosa memoria
Reflexiones sobre la potencia motriz del calor y
sobre las máquinas apropiadas para desarrollar
esta potencia, en donde se dedicó a razonar
sobre la pregunta general de cómo producir
trabajo mecánico (potencia motriz) a partir de
fuentes que producen calor. Carnot, en momentos
en que se trabaja en el perfeccionamiento de
estas máquinas, demuestra que no puede concebirse
una máquina térmica más eficiente operando entre
dos temperaturas prescritas que la suya y anuncia
una de sus proposiciones fundamentales La fuerza
motriz del calor es independiente de los agentes
usados en producirla su cantidad está
determinada unívocamente por las temperaturas de
los dos cuerpos entre los cuales ocurre,
finalmente, el transporte del calórico.
"No es posible construir una máquina cíclica y
motriz que solo haga subir un peso y enfriar una
fuente única de calor".
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Antes de los trabajos del ingeniero y físico
francés Émile Clapeyron (1799-1864) la obra de
Carnot era poco conocida en los círculos
científicos. En 1834 aportó su primera
contribución a la creación de la termodinámica
moderna, al publicar una memoria titulada Force
motrice de la chaleur (Fuerza motriz del calor).
En esta publicación Clapeyron desarrolló las
ideas de Carnot sobre el calor de forma
analítica, con la ayuda de representaciones
gráficas. Sus trabajos ejercieron una notable
influencia en las ideas de Thomson y Clausius que
derivaron en el segundo principio de la
Termodinámica. elabora la formulación matemática
del ciclo de Carnot, y publica obras
fundacionales  de la termodinámica.
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Paralelamente con los trabajos iniciales que
pretendieron analizar la eficiencia de las
máquinas térmicas, el problema de la
interrelación entre trabajo y el calor  fue
abordado por el médico alemán Julius Robert von
Mayer (1814 1878). Maye r estableció, en 1842,
que si la energía, en sus formas de energía
cinética y potencial, se transformaba en calor,
este debía poder transformarse en esas dos formas
de la energía sentando las bases del principio de
conservación en los fenómenos biológicos y en los
sistemas físicos. Mayer fue capaz de encontrar
una relación cuantitativa entre el calor y el
trabajo basándose en los resultados de las
mediciones de las capacidades caloríficas de los
gases.
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Unos años más tarde el también médico alemán
Hermann von Helmholtz (1821 1894) pretende
publicar un trabajo "Sobre la conservación de la
fuerza" (1847) que defiende la conservación de la
energía como un principio universal de la
naturaleza así como la posibilidad de conversión
de la energía cinética y potencial en "formas
químicas, electrostáticas, voltaicas y
magnéticas". La lectura de su trabajo en la
Sociedad Física de Berlín fue considerado por sus
miembros más viejos como demasiado especulativo y
rechazada su publicación en la Revista alemana
Annalen der Physik.
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En la década de los cincuenta el físico británico
James P. Joule (1818-1889) desarrolla los
experimentos que permiten determinar el llamado
equivalente mecánico del calor. Joule considera
el calor como movimiento y propone la estructura
corpuscular de la sustancia, con lo cual inaugura
la Teoría Cinético Molecular de los gases, que 
intenta explicar el comportamiento de los gases
ideales,  teniendo como antecedentes los trabajos
desarrollados por Boyle,   Jacques A.C. Charles
(1746 1823) y Joseph Gay Lussaac (1778
1850).    En los años siguientes Joule alcanza
la confirmación experimental de las ideas de von
Helmholtz. Se formula entonces la ley de
conservación y transformación de la energía, que
se constituyó en principio de capital
importancia. Las implicaciones de esta ley en el
desarrollo ulterior de los conocimientos físicos
tuvieron tal alcance que algunos autores
consideran al periodo que le sucedió como una
segunda etapa en el desarrollo de las Ciencias
Físicas, basada en la aplicación de los
principios de conservación.
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Por su parte, en la visión complementaria del
alemán Rudolf Clausius (1822 - 1888) para un
ciclo refrigerante queda establecido la
imposibilidad de extraer calor a una baja
temperatura para entregar a una temperatura más
alta sin que se suministre una determinada
cantidad de trabajo al sistema Tras descubrir un
poco por azar la olvidada obra de Nicolas Léonard
Sadi Carnot, Reflexiones sobre la potencia motriz
del fuego y sobre las máquinas adecuadas para
desarrollar esta potencia, comprendió rápidamente
el alcance y la difundió entre los físicos de su
época. También participó después en la
elaboración de la segunda ley de la termodinámica
(1850) año en el cual acuñó el concepto de
entalpía, inventó el concepto de entropía en
1865. En 1857 Clausius aportó una importante
novedad a la teoría cinética afinando el modelo
cinético elemental de los gases de August Krönig,
introduciendo los grados de libertad molecular
(traslacionales, rotacionales y vibracionales).
En ese mismo trabajo introdujo el concepto de
camino libre medio de una partícula.
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Hacia 1866, en forma independiente de Maxwell,
Ludwig Boltzmann (1844 1906) había formulado
las bases de la teoría cinética de los gases.
Esta teoría constituyó el primer eslabón de lo
que más tarde se denominó Física Estadística como
rama de la Física que estudia los sistemas de
muchas partículas. Para estos sistemas existe
objetivamente una dificultad en los cálculos que
se supera mediante la descripción estadística. Su
teoría  significó un cambio de un concepto de
certidumbre (el calor visto como un flujo de lo
caliente hacia lo frío) hacia una noción
estadística del movimiento de las moléculas.  Su
nueva visión no rechazó los anteriores estudios
de termodinámica sino explicó mejor las
observaciones y experimentos
El calor no era algo que fluía de un lugar a
otro, era, simplemente, otra palabra para
describir la actividad de las moléculas de una
sustancia en cuestión.
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Es difícil sobreestimar la contribución de
Boltzmann en el desarrollo de la Física. Gracias
a él se unieron dos mundos el de las propiedades
macroscópicas con los parámetros del movimiento
de los átomos y moléculas. Filosóficamente, la
Termodinámica Estadística que construyen entre él
y Maxwell significó un cambio de un concepto de
certidumbre (el calor visto como un flujo de lo
caliente hacia lo frío) hacia una noción
estadística del movimiento de las moléculas.  Su
nueva visión no rechazó los anteriores estudios
de termodinámica sino explicó mejor las
observaciones y experimentos. Pero las ideas
vanguardistas de Boltzmann chocaron con los que
defendían la dirección descriptiva en la Física.
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Todos los resultados anteriores posibilitaron
enunciar ya en este siglo tres de los cuatro
principios que constituyen los núcleos de la
disciplina llamada Termodinámica El Principio
Cero  que establece la posibilidad y el método de
medición de la temperatura absoluta de un sistema
como parámetro del equilibrio termodinámico El
Primer Principio en esencia reflejo de la
expresión más general de la ley de conservación y
transformación de le energía El  Segundo
Principio, también conocido como el principio de
aumento de la entropía,  que expresa el carácter
irreversible de los procesos naturales y las
relaciones entre el orden y el desorden empleando
el concepto de entropía como una medida
logarítmica del número de estados accesibles del
sistema.