Recursos para el aula de Ciencias

Muchas veces, los descubridores científicos han sido personas desafortunadas debido al descubrimiento. Nuestra historia de hoy trata de uno de esos casos.

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) acuñó dicha palabra. Cuarenta años más tarde ya se habían establecido los principios y leyes básicas.

Uno de los conceptos más importantes en asentar en esta ciencia es la energía y, en particular, la constatación de que un tipo de energía se puede transformar en otra. Esto que hoy nos parece evidente no lo fue en su 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 se produce una transferencia de energía por calor desde un sistema o parte de un sistema con temperatura alta a otra con temperatura más baja. Llegó incluso a plantear la construcción de un motor de combustión interna, pero murió de cólera a los 36 años. Aun así, fue el primero en constatar que el calor y el trabajo eran intercambiables.

Sin embargo, la primera persona que formuló el principio de conservación de la energía y que publicó un cálculo más o menos correcto que determinaba el equivalente mecánico del calor fue Julius Robert von Mayer (1814-1878). Su inspiración para el concepto de “energía” le vino a la cabeza cuando vio que un caballo sudaba para tirar de una carga colina arriba. Mayer pensó que el esfuerzo físico que el caballo tenía que hacer para generar el movimiento, era lo que hacía que el caballo aumentara su temperatura.  El calor se convertía en trabajo y el trabajo se convertía en calor. 

Para conseguir la equivalencia entre trabajo mecánico y calor fue a una fábrica de papel donde la pulpa estaba en un enorme caldero. Un caballo daba vueltas alrededor para removerla. Midiendo el aumento de temperatura de la pulpa obtuvo una cifra para conocer la unidad de calor obtenida por el movimiento mecánico realizado por el caballo.

En 1842 publicó sus primeros informes intentando llamar la atención sobre sus teorías y experimentos. Estos experimentos se podrían tachar de burdos pero fue el primero en concebirlos y lo hizo 5 años antes de los experimentos de Prescott Joule.  Aun así tenía otro problema: era un intruso. Y es que Mayer no era físico ni ingeniero, sino médico. En 1847, Hermann Ludwig Ferdinand von Helmholtz lanzó la misma idea sin el conocimiento de los anteriores trabajos de Mayer y es a quien se le atribuye la paternidad del principio de conservación de la energía.

Pero, ¿qué importancia tiene que Mayer hubiera sido médico? Pues mucha. Resulta que Mayer antes de enunciar la conservación de la energía, de interesarse por la física y fijarse en el caballo que tiraba de la carga para subir la colina tuvo una experiencia muy curiosa que le hizo cambiar. Estaba trabajando como médico en un barco holandés que llegó hasta las Indias Orientales. En aquella época, en los trópicos, se utilizaba la extracción de sangre como método rutinario para soportar las altas temperaturas. 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 dioxígeno 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 dioxígeno, 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 y sucedió exactamente lo mismo: la sangre venosa de todas las personas era clara. Seguro que muchos médicos habían visto ese detalle antes, pero fue Mayer quien con sus 25 años se dio cuenta que la sangre venosa era extraordinariamente rica en dioxígeno porque el cuerpo humano en los trópicos no necesitaba quemar tanto dioxígeno para mantener la temperatura y esa era la explicación de la claridad de la sangre venosa.

Por ello hay que decir que la idea de Mayer, además de ser anterior, había superado incluso a la de Joule o Helmholtz, ya que había dicho que ese principio no sólo se aplicaba a fenómenos mecánicos y de calor, sino que también se aplicaba a fenómenos vitales. Hasta entonces, las leyes de la naturaleza se habían aplicado a las cosas inanimadas, pero nunca a las funciones vitales.

Intentó recordar a todo el mundo que eso mismo lo había dicho él 5 años antes pero todos lo habían olvidado o ni siquiera lo habían oído. Encima fue acusado de querer adueñarse de una idea que no era suya. Llegó a desesperarse tanto que se intentó suicidar tirándose por la ventana a unos 10 metros de altura. Su falta de habilidad experimental quedó patente sobreviviendo a dicho intento.

En 1851 le internaron en una institución que trataban enfermedades mentales con métodos primitivos y crueles. Su estado se puede juzgar por las palabras: “O todo mi método de razonamiento es anormal e inútil, entonces mi lugar adecuado es una casa de locos. O a mí me premian con el desprecio y burlas por el descubrimiento de importantes verdades”.

Con el tiempo fue relativamente reconocido como un auténtico innovador aunque sus métodos carecieran del rigor necesario, gracias a Helmholtz y Tyndall. Después de su muerte se le erigió un monumento en la ciudad de Heillbronn, donde había nacido y en 1893 se editaron sus obras.

Y es que, desgraciadamente, a veces se aprecia la obra de una persona cuando ya no está.

Fuentes:

“Enciclopedia biográfica de ciencia y tecnología (Tomo II)”, Isaac Asimov

“Grandes ideas de la ciencia”, Isaac Asimov

“Historia de la ciencia”, John Gribbin

http://www.geocities.com/librosmaravillosos/tecnica/perpetuum/cap02_01.html

Créditos:

del Alamo, F. (2005). Mayer y la energía. Publicado el 5 de diciembre de 2005 en Historias de la ciencia por omalaled. Licencia: CC BY-NC 2.5 ES

Preguntas guía:

1. ¿Qué científicos cita el texto que realizaron aportes a la termodinámica?
2. ¿Qué suceso inspiró a Mayer para formular el principio de conservación de la energía? ¿Qué experimento realizó en la fábrica de papel?
3. ¿Qué aplicación novedosa hizo Mayer del principio formulado?
4. ¿A qué conclusión llegó Mayer luego del experimento que realizó en su viaje a las Indias Orientales?
5. ¿Qué son el calor y el trabajo para las Ciencias?
6. ¿Cuál es la idea más importante del texto?
7. ¿Qué función cumple el dioxígeno en la respiración celular?
8. ¿Cómo explicas la conclusión de su experimento con los marineros?
9. ¿Qué opinión te merece la historia narrada?
10. En el texto: