IV. OTRAS EXPERIENCIAS Y RESULTADOS AL INVENTARSE LOS PRIMEROS REFRIGERADORES

LOS hechos descritos en los capítulos anteriores exhiben la situación que existía alrededor de los años de 1860. En particular, las mediciones que se habían llevado a cabo eran a temperaturas ambientes o mayores, ya que en ese entonces no existía manera de disminuir la temperatura.

Hacia 1870 las cosas empezaron a cambiar. En ese año el ingeniero alemán Carl von Linde (1842-1934) conoció un trabajo científico que trataba del retiro de calor de una sustancia por medios mecánicos. En 1876 sacó su primera patente de un refrigerador de amoniaco. Es así que se inició la era de los aparatos con los que se podía disminuir la temperatura. Poco a poco se logró obtener temperaturas cada vez más bajas. Ya en el año de l895 usando un efecto termodinámico, el Joule-Thomson, se pudo enfriar una muestra de aire y llegar a formar aire líquido. Esto ocurre a una temperatura de alrededor de 196ñC bajo cero.

Una vez disponiendo de aparatos con los que se podía disminuir la temperatura se empezaron a medir diferentes propiedades termodinámicas de las sustancias a temperaturas cada vez menores. En particular, se empezaron a medir calores específicos a temperaturas menores que la ambiente.

En 1872 F. H. Weber, en Alemania, hizo mediciones del calor específico del carbón a una temperatura de 50ñC bajo cero. Encontró que el calor específico no tenía, a esta temperatura, el mismo valor que tenía a temperatura ambiente. Encontró que el valor del calor específico disminuye al disminuir la temperatura. Esto significa que el valor del calor específico varía al cambiar la temperatura. Este hecho contradice la ley de Dulong-Petit que es consecuencia del principio de equipartición de la energía, que nos dice que el valor del calor específico debe ser siempre el mismo, sin importar a qué temperatura se encuentre la sustancia.

Posteriormente, en 1886, L. Pebal y H. Jahn midieron el calor específico del antimonio y, en 1892, L. Schuz lo midió en varias amalgamas, encontrando discrepancias con la ley de Dulong-Petit. Más adelante, existiendo ya máquinas refrigeradoras con las que se alcanzaban temperaturas mucho más bajas, se lograron medir los calores específicos de muchas y variadas sustancias a bajas temperaturas. De hecho, a principios del siglo XX se llegaron a hacer mediciones a temperaturas no muy lejanas del llamado cero absoluto,1 que corresponde a 273ñC bajo cero.

Figura 5. Valores experimentales de los calores específicos de la plata , el cobre (X) y el aluminio (•), a distintas temperaturas. Nótese que a bajas temperaturas estos valores no son constantes. Solamente a altas temperaturas tienden a tener un valor constante.

Los resultados de todos estos experimentos indicaban que a medida que la temperatura de una sustancia disminuye, también lo hace su calor específico. En la figura 5 se muestran algunos resultados experimentales obtenidos con la plata, el cobre y el aluminio.

En 1898 U. Behn resumió la situación como sigue: "La representación gráfica del decrecimiento del calor específico con la temperatura parece sugerir que los calores específicos en la cercanía del cero absoluto tienen el mismo valor, extremadamente pequeño (0?)."

Como nos podemos dar cuenta, estos resultados contradicen directamente las predicciones hechas por la teoría cinética desarrollada por Maxwell y Boltzmann. En particular, se ve que una de sus predicciones, a saber, el principio de equipartición de la energía, no se sostiene al compararlo con resultados experimentales.

NOTAS

1 Esta es la mínima temperatura que se puede lograr.