JUAN MANUEL RIVERA JUÁREZ Y ELVA CABRERA MURUATO*
JUAN MANUEL RIVERA JUÁREZ Y ELVA CABRERA MURUATO*

(Parte 1 de 2)

Julius Robert von Mayer nació en Heilbronn (Reino de Wurtemberg, en la actual Alemania) el 25 de noviembre de 1814. Fue el tercer hijo varón de un farmacéutico. Desde pequeño mostró interés por los experimentos de física y química y por los artilugios mecánicos y eléctricos.

Al parecer, siendo todavía un niño intentado construir un “perpetuum mobile”, el fracaso de tal empresa le conmovió profundamente y tomó la decisión de orientar sus estudios hacia el problema de la transformación de la energía.

Después de concluir sus estudios secundarios acudió a la Universidad de Tubinga entre 1832 y 1837. En 1837 fue detenido por pertenecer a una asociación ilegal de estudiantes, el Corps Guestphalia, y por haber acudido sin autorización a una recepción con vestimenta inapropiada al mostrar en sus ropas los colores de dicha asociación. Como consecuencia, fue encarcelado brevemente y expulsado durante un año de la universidad. A pesar de todo, en 1838 pudo realizar el examen y doctorarse, presentó la disertación Sobre la santonina.

Durante el tiempo de la expulsión, Mayer viajó por Suiza y Francia, y recibió clases particulares de matemáticas e ingeniería de su amigo Carl Baur. En 1839 enseñó en Heilbronn. Tras permanecer un año en París, en 1840, se embarca como médico a bordo de un navío holandés con destino a Indonesia.

Por aquel entonces los fenómenos de la naturaleza no atraían su atención, más allá de una simple curiosidad intelectual; fue durante este viaje que cruzó por su mente una pregunta que haría de cambiar su forma de pensar, de repente surgió en él la inquietud por comprender por qué las olas en tiempo de tormenta son más cálidas que las de un mar en calma, en otras palabras: si la temperatura cambia a causa de una única fuente de calor o, bien, puede ser el resultado de la acumulación de fuentes directas e indirectas.

En aquella época, en los trópicos, se utilizaba la extracción de sangre como método rutinario para soportar el calor. Mayer conocía los trabajos de Lavoisier que explicaban cómo los animales de sangre caliente mantenían su temperatura gracias a una combustión lenta de los alimentos mediante oxígeno dentro del cuerpo. También sabía que la sangre de color claro era transportada desde los pulmones a través de las arterias mientras que la sangre de color oscuro, deficiente en oxígeno, iba de vuelta a los pulmones.

Un día tuvo que abrir la vena de un marinero y encontró algo sorprendente. Resultó que la sangre que salía de sus venas (sangre venosa) era de color claro. Increíble. Hizo lo mismo con toda la tripulación y con la suya propia; sucedió exactamente lo mismo: la sangre venosa de todas las personas era clara. Indudablemente que muchos médicos habían visto ese detalle con anterioridad, pero fue Mayer quien, con apenas 25 años, se dio cuenta de que la sangre venosa era extraordinariamente rica en oxígeno.

Explicó este fenómeno afirmando que en las zonas con clima caliente se necesita un grado de oxidación menos de los alimentos en el interior del cuerpo para mantener la temperatura interna de éste. En la sangre el oxígeno está ligado a la hemoglobina, que es la responsable del color de la sangre, lo que explicaba la claridad de la sangre venosa.

Hacia mediados de la década de 1820 la termodinámica empezaba a ser una ciencia reconocida, aunque la palabra “termodinámica” no existió hasta que William Thomson (más conocido como Lord Kelvin) la acuñó. Cuarenta años más tarde ya se habían establecido los principios y leyes básicas.

Uno de los conceptos más importantes en la consolidación de esta ciencia es la energía y, en particular, la confirmación de que un tipo de energía se puede transformar en otra. Esto que hoy nos parece evidente no lo fue en ese tiempo. Se pueden considerar los inicios de estos conceptos en un libro llamado Reflexiones sobre la potencia motriz del fuego, del francés Sadi Carnot. Demostró que el trabajo mecánico se obtiene cuando el calor pasa de una temperatura alta a otra más baja. A pesar de morir de cólera a los 36 años, fue el primero en constatar que el calor y el trabajo eran intercambiables.

En 1841, Mayer regresa a Heilbronn para practicar la medicina como cirujano jefe oficial y, paralelamente, su interés por la física se acrecentó; en particular se dedicó a investigar si el calor es o no una forma de energía. Ese mismo año intentó publicar en Annalen der Physik (Anales de física) la primera formulación de una ley de conservación de la energía, un año antes que Joule. Por desgracia, la escasez de conocimientos matemáticos y físicos precisos hicieron que los errores que contenía su propuesta fueran suficientes para que no fuera publicada ni tomada en cuenta.

Sin embargo, Mayer era muy tenaz en sus ideas, así que se reunió con el profesor de física Johann Gottlieb Nörremberg, de la Universidad de Tubinga, quien también rechazó sus postulados, pero hizo que su oposición le aportara una nueva y valiosa inspiración, la necesidad de conseguir pruebas experimentales irrefutables de su hipótesis. De aquí que su primer experimento consistiera en el sencillo ejemplo de generar energía calorífica aumentando la energía cinética de las moléculas del agua, logro que fue publicado en 1842, en Anales de química y física, pero no sólo consiguió este pequeño avance, sino que en 1845, establecería una muy buena aproximación para el factor de conversión entre el calor y el trabajo, demostrando de manera definitiva que existía una transformación de energía entre ambos estados, afirmando, por tanto, con sus experimentos (que llegaron a ser tachados de burdos), el Primer principio de la Termodinámica: que calor y trabajo son dos formas de energía que pueden convertirse una en otra, primer paso imprescindible para la confirmación del principio general de conservación de la energía establecido en 1847 por Hermann Ludwig von Helmholtz (a quien se le atribuye la paternidad del principio), sin el conocimiento al respecto de los trabajos que anteriormente había realizado Mayer.

Mayer también propuso que la oxidación es la fuente primaria de energía para los seres vivos, y que las plantas convierten la luz en energía química.

En 1848, calculó que, en ausencia de una fuente de energía, el Sol se enfriaría en sólo 5 000 años, por lo que sugirió que el impacto de meteoritos lo mantenía caliente. Hoy sabemos que son las reacciones nucleares en su interior las que alimentan al Sol, pero por aquel entonces aún faltaba medio siglo para el descubrimiento de la radiactividad. (Continúa el próximo jueves…)

 

jmrivera@fisica.uaz.edu.mx

http://fisica.uaz.edu.mx/~jmrivera


Los comentarios están cerrados.