Las máquinas entre calor y frío

A finales del s. XVIII se impuso la idea de que el calor era equivalente a las otras formas de energía. Benjamín Thompson demostró por entonces que el trabajo mecánico de frotamiento se transformaba en calor, observación que hoy nos parece evidente. Podemos convencernos fácilmente de ello frotando vigorosamente nuestras manos una contra otra o tocando los frenos de una bicicleta después de una larga bajada. En el transcurso de la segunda mitad del s. XIX, Joule estableció definitivamente esta equivalencia mediante experimentos que demostraron que se podía calentar agua empleando energía mecánica. En realidad, existe una equivalencia entre el calor y cualquier otra forma de energía, como, por ejemplo, la energía eléctrica, gracias a la cual podemos calentar agua en un hervidor eléctrico. Esto es fácil de comprender si consideramos los fenómenos producidos a nivel microscópico. Al calentarse un gas, aumenta la velocidad media y, por tanto, la energía cinética de sus átomos o moléculas. Asimismo, cuando se eleva la temperatura de un sólido, los átomos vibran con mayor energía alrededor de su posición de equilibrio, y por tanto aumenta la energía mecánica, potencial y cinética. Existen dos unidades de energía: la caloría, o energía necesaria para elevar en un grado la temperatura de un gramo de H2O, y el julio, o energía necesaria para levantar 1 m una masa de 1 Kg en el campo de gravedad terrestre. Una caloría es igual a 4,18 julios. El hombre prehistórico empleaba alrededor de 8 millones de julios por día; el hombre del s. XX consume 1.000 millones diarios en los países desarrollados.