Navidad 2014. 1º Bachillerato.

Pongamos cara y vida a la Ciencia. JAMES P JOULE

Fuente: biografiasyvidas.com

James Prescott Joule (Salford, Reino Unido, 1818 - Sale, id., 1889). Físico británico, a quien se le debe la teoría mecánica del calor, y en cuyo honor la unidad de la energía en el sistema internacional recibe el nombre de Julio.

James Prescott Joule nació en el seno de una familia dedicada a la fabricación de cervezas. De carácter tímido y humilde, recibió clases particulares en su propio de hogar de física y matemáticas, siendo su profesor el químico británico John Dalton; compaginaba estas clases con su actividad profesional, trabajando junto a su padre en la destilería, la cual llegó a dirigir. Dalton le alentó hacia la investigación científica y realizó sus primeros experimentos en un laboratorio cercano a la fabrica de cervezas, formándose a la vez en la Universidad de Manchester.

Joule estudió aspectos relativos al magnetismo, especialmente los relativos a la imantación del hierro por la acción de corrientes eléctricas, que le llevaron a la invención del motor eléctrico. Descubrió también el fenómeno de magnetostricción, que aparece en los materiales ferromagnéticos, en los que su longitud depende de su estado de magnetización.

Pero el área de investigación más fructífera de Joule es la relativa a las distintas formas de energía: con sus experimentos verifica que al fluir una corriente eléctrica a través de un conductor, éste experimenta un incremento de temperatura; a partir de ahí dedujo que si la fuente de energía eléctrica es una pila electroquímica, la energía habría de proceder de la transformación llevada a cabo por las reacciones químicas, que la convertirían en energía eléctrica y de esta se transformaría en calor. Si en el circuito se introduce un nuevo elemento, el motor eléctrico, se origina energía mecánica. Ello le lleva a la enunciación del principio de conservación de la energía, y aunque hubo otros físicos de renombre que contribuyeron al establecimiento de este principio como Meyer, Thomson y Helmholtz, fue Joule quien le proporcionó una mayor solidez.

En 1840 Joule publicó Producción de calor por la electricidad voltaica, en la que estableció la ley que lleva su nombre y que afirma que el calor originado en un conductor por el paso de la corriente eléctrica es proporcional al producto de la resistencia del conductor por el cuadrado de la intensidad de corriente. En 1843, después de numerosos experimentos, obtuvo el valor numérico del equivalente mecánico del calor, lo que permitía la conversión de las unidades mecánicas y térmicas. De ese modo quedaba firmemente establecida la relación entre calor y trabajo, ya avanzada por Rumford, que sirvió de piedra angular para el posterior desarrollo de la termodinámica estadística. En estos trabajos Joule se basaba en la ley de conservación de la energía, descubierta en 1842.

A pesar de que en 1848 ya había publicado un articulo referente a la teoría cinética de los gases, donde por primera vez se estimaba la velocidad de las moléculas gaseosas, abandonó su linea de investigación y prefirió convertirse en ayudante de William Thomson (Lord Kelvin), y, como fruto de esta colaboración, se llegó al descubrimiento del efecto Joule-Thomson, según el cual es posible enfriar un gas en expansión si se lleva a cabo el trabajo necesario para separar las moléculas del gas. Ello posibilitó posteriormente la licuefacción de los gases y llevó a la ley de la energía interna de un gas perfecto, según la cual la energía interna de un gas perfecto es independiente de su volumen y dependiente de la temperatura.

Pongamos cara y vida a la Ciencia. HERMANN VON HELMHOLTZ

Fuente: Biografíasyvidas.com

Hermann Ludwig Ferdinand von Helmholtz (Potsdam, actual Alemania, 1821 - Charlottenburgo, id., 1894) Fisiólogo y físico alemán. Se doctoró en medicina en 1842 por el Instituto Friedrich Wilhelm de Berlín. Ejerció como profesor de fisiología en Königsberg (1849-1855), Bonn (1855-1858) y Heidelberg (1858-1871), y de física en Berlín (1871-1888); finalmente fue nombrado director del Instituto Físico-Técnico de Charlottenburgo. De sus muchas aportaciones a la ciencia destacan el invento del oftalmoscopio, instrumento diseñado para inspeccionar el interior del ojo, y del oftalmómetro, para medir su curvatura. Descubrió que el interior del oído resuena para ciertas frecuencias y analizó los sonidos complejos en sus componentes armónicos. Mostró los mecanismos de los sentidos y midió la velocidad de los impulsos nerviosos. Estudió además la actividad muscular y fue el primero en formular matemáticamente el principio de conservación de la energía.

Hijo de un profesor de segunda enseñanza de su ciudad natal, Hermann von Helmholtz realizó los primeros estudios bajo la guía de su padre; se matriculó luego en la Facultad de Medicina de Berlín y se dedicó a investigaciones de fisiología con el célebre fisiólogo G. Müller. Obtenida la graduación de doctor, entre 1843 y 1848 fue médico militar. Finalmente, en esta última fecha inició su larga actividad docente como profesor de Anatomía de la Academia de Artes de Berlín; luego fue profesor extraordinario de Fisiología en Königsberg (1849), catedrático de Anatomía y Fisiología en Bonn (1855) y de Fisiología en Heidelberg. 

Su primer trabajo destacado fue la formulación exacta del principio de la conservación de la energía, descubierto pero presentado con escaso rigor por Julius von Mayer; acerca de esta cuestión escribió Helmholtz su primera obra notable, Sobre la conservación de la fuerza. Con esta célebre memoria, leída en 1847 ante la Sociedad Berlinesa de Física, Helmholtz se sitúa, junto con Mayer, James Prescott Joule, lord Kelvin y otros científicos, entre los grandes fundadores del principio de la conservación de la energía, que fue el punto cardinal de la física del siglo XIX. Helmholtz tuvo especialmente el mérito de extenderla también a los fenómenos eléctricos y magnéticos.

Sin embargo, poco después se dedicó a los temas fisiológicos; estudió singularmente algunos puntos físico-fisiológicos y estableció la teoría de las sensaciones a la cual se halla vinculado su nombre de manera particular. Alcanzaron notable fama sobre todo el Manual de óptica fisiológica, las Investigaciones sobre las sensaciones sonoras y la Teoría fisiológica de la música, textos aparecidos, junto con otras obras de menor importancia, entre 1863 y 1867. 

Dividido en tres partes, que fueron publicadas respectivamente en 1856, 1860 y 1866, el Manual de óptica fisiológica incluye muchísimas investigaciones personales del autor que fueron otras tantas contribuciones al conocimiento de la anatomía del ojo, a la óptica psicológica, a la dióptrica ocular y a las sensaciones y percepciones visuales, que ya confinan con el dominio de la psicología; se describe asimismo el oftalmómetro y el oftalmoscopio de su invención. Por la agudeza y genialidad de las observaciones y de los experimentos personales y por la exactitud de la exposición, es una obra clásica dentro de su especialidad.

El tratado Investigaciones sobre las sensaciones sonoras, publicado en 1863, señaló el comienzo de una nueva historia de la acústica. El autor se pregunta ante todo cuál es la esencia de la sensación sonora, y descubre que es originada por los movimientos periódicos del aire; investiga después qué es lo que diferencia los tonos musicales entre sí y establece la existencia de tres características: intensidad, altura y timbre o cualidad. Respecto a esta última característica y de un modo particular, Helmholtz admite que es debida a la existencia de "tonos parciales superiores", que hoy llamamos "armónicos" y que se superponen a los tonos fundamentales; su número y su intensidad caracterizan el timbre de un sonido. A este propósito el autor realizó numerosos experimentos acerca del timbre de las vocales y construyó aquellos famosos resonadores que consistían en esferas huecas de distinto diámetro, cada una de las cuales entra en vibración por resonancia cuando se produce junto a ellos un sonido de período igual al suyo propio. 

Helmholtz se ocupó también en esta obra de los batimientos, que estudió experimentalmente mediante una sirena polifónica de construcción propia, y estableció que cuando el número de los batimientos, dada la diferencia de la frecuencia, para dos tonos sencillos, es menor de cierto número (132), se obtiene, en general, disonancia. Ésta, además, alcanza su punto máximo cuando los batimientos son treinta y tres por segundo. Las cosas se complican cuando los tonos van acompañados de tonos parciales superiores, porque entonces es necesario considerar también los batimientos entre aquéllos y éstos y los tonos fundamentales. Por medio de estas investigaciones Helmholtz llegó a una explicación de la armonía por la cual, en la música, los efectos más agradables son proporcionados por las relaciones más sencillas entre las vibraciones; y con esto contestaba a una de las cuestiones más discutidas desde Pitágoras en adelante.

También su Teoría fisiológica de la música, cuya primera edición se publicó en 1863, es una obra verdaderamente sólida. Helmholtz redujo en ella a un cuerpo homogéneo y magníficamente ordenado todo un conjunto de nociones y de hechos ya descubiertos por músicos eminentes, físicos y fisiólogos ilustres (como Rameau en lo que respecta a las relaciones de los sonidos, o los trabajos de Sauveur sobre la disonancia y de Corti acerca del órgano auditivo, entre otros), codificándolos y explicándolos tanto matemática como mecánicamente, y añadiendo numerosas contribuciones personales. 

Uno de los problemas más agudamente tratados en esta obra es el de la resonancia, ya en sí misma, como fenómeno físico, ya en relación con el oído, como hecho fisiológico. Estudió asimismo la causa física de los diferentes timbres, y estableció que el timbre de un sonido complejo depende solamente del número y de la intensidad de los sonidos parciales, pero no de su diferencia de fase, con tal que se trate de sonidos musicales no asociados a ruidos. Koenig presentó objeciones a esta conclusión algo arriesgada, pero concluyó que las diferencias de timbre debidas a las diferencias de fase, si existen, no son fáciles de descubrir. Confirmó también que la ley de parentesco entre los sonidos es una cuestión de consonancia o disonancia.

A la vez que redactaba estas obras fundamentales, Hermann von Helmholtz había ido renovando a través de estudios e investigaciones de gran trascendencia su interés juvenil por la física; y, así, en 1871 fue nombrado titular de la cátedra de Física y director del Instituto anejo de la Universidad de Berlín, y en 1888 presidente del Instituto Físico-Técnico de Charlottenburgo, recién fundado. En el campo de la física se ocupó en particular de los fenómenos ondulatorios; ya en 1858 había llegado a formular de manera matemática las leyes sobre el movimiento vertiginoso de los fluidos, con lo cual inició un nuevo capítulo de la mecánica, por él mismo completado poco después mediante profundas investigaciones acerca del movimiento ondulatorio de los fluidos, preparación de la teoría atómica del inglés Thomas Thomson. 

En la mecánica analítica aplicó a la electrodinámica el principio de la mínima acción, lo cual, a través de estudios cada vez más profundos, le llevó a la formulación de una nueva teoría del electromagnetismo, más completa que la de James Maxwell. En 1881, al estudiar los efectos electrolíticos de la corriente, intuyó el concepto de los quanta. Finalmente, con la aplicación del principio de la conservación de la energía a los procesos químicos, hizo progresar notablemente la química física y la termodinámica. 

Es preciso destacar, además, las teorías gnoseológicas de Helmholtz, inspiradas en doctrinas empiristas, sobre los fundamentos intuitivos de la geometría y las categorías esenciales de la ciencia de la naturaleza, teorías que expuso en Contar y medir (1887). Además de las obras ya mencionadas cabe citar las Conferencias de ciencia popular (1865-1870) y las Colecciones de disertaciones científicas (1882-1895). Las lecciones universitarias de física de Helmholtz aparecieron póstumas en 1897-98 en cinco tomos, bajo el título Conferencias de física teórica. En 1882 había recibido del rey de Prusia un título nobiliario.

Pongamos cara y vida a la Ciencia. GERMAIN HENRI HESS

Fuente: fisicanet.com.ar

Hess, Germain Henri (1802 - 1850).Químico suizo de origen ruso, pionero de la termoquímica. Cuando Hess contaba tres años de edad, su padre, un artista suizo, fue requerido para entrar a trabajar como tutor de una familia que residía en Moscú, de modo que el niño hubo de trasladarse con su progenitor desde su ciudad natal (Ginebra) a Rusia. Allí permaneció durante el resto de su vida, obteniendo en 1825, en Tartu, su título de medicina.

A continuación visitó a Berzelius, quien residía en Estocolmo. La visita no se prolongó más de un mes, pero la influencia que Berzelius ejerciera sobre el joven tuvo un alcance mucho mayor.

Hess estudió, desde el año 1830, el calor generado en el curso de las reacciones químicas, siendo ésta una vía que condujo a la comprensión de la denominada «afinidad química».

A partir de los trabajos realizados por Lavoisier y Laplace se había investigado muy poco en el campo de la termoquímica. La ley de Hess, o ley de la sumación constante del calor, formulada en 1840, establece que el cambio de calor que acompaña a una reacción química depende únicamente de los estados inicial y final del sistema, y es independiente de todos los estados intermedios del mismo. La ley permite calcular el coeficiente de una reacción en los casos donde la medición directa es impracticable. Es posible averiguar el calor absorbido o cedido en cualquier reacción si se conocen los calores de formación de los compuestos que toman parte de ella. El calor absorbido es la suma de los calores de formación de todos los productos, menos la suma de los calores de formación de todos los reactivos.

La ley de Hess deriva de la ley de la conservación de la energía, ley que, por su parte, no llegó a ser del todo comprendida hasta 1840.

Hess investigó en otras áreas, impulsando además el desarrollo de la química en Rusia desde su lugar habitual de trabajo, San Petersburgo.

Pongamos cara y vida a la ciencia. HENDRIK LORENTZ.

Fuente: biografiasyvidas.com

Hendrik Antoon Lorentz (Arnhem, 1853 - Haarlem, 1928) Físico holandés. Estudió en la Universidad de Leyden. En 1875 publicó en holandés un primer trabajo sobre la reflexión y la refracción de la luz en los metales y otras investigaciones suyas de física teórica, aparecidas en Archives Néerlandaises. Tales estudios le valieron en 1878 la cátedra de física matemática de la mencionada universidad.

Tras largos años de experimentos e investigaciones publicó en 1892 la famosa memoria La théorie électromagnétique de Maxwell et son application aux corps mouvants. En tal obra, y como complemento a los estudios de Fresnel y Maxwell, afirma que los fenómenos de la electricidad son debidos a movimientos de partículas elementales eléctricas, por él denominadas "electrones", término creado anteriormente por George Johnstone Stoney (1826-1911).

Hendrik Lorentz descubrió que si en lugar de las transformaciones de Galileo se utilizan otras especiales (llamadas luego por Einstein, en su honor, "transformaciones de Lorentz"), las ecuaciones de Maxwell referentes a la propagación de la luz resultan invariables, con lo que no debe acudirse al éter como sistema de referencia. Sin embargo, las transformaciones de Lorentz hacen variables las ecuaciones de la mecánica, lo cual parecía entonces absurdo. Einstein, empero, demostró que tales transformaciones pueden aplicarse también a estas ecuaciones; ello contribuyó a la formulación de la teoría especial de la relatividad. Hasta cierto punto, pues, cabe considerar precursor de ésta a Lorentz.

En su teoría, la materia aparece como un complejo de átomos formados por electrones negativos (poco después, en efecto, se afirmó que el átomo está integrado por electrones de tal signo que recorren órbitas elípticas en torno al núcleo). Con ello Lorentz, invertía la teoría de Thomson: para éste, la electricidad se explica mediante la materia; Lorentz, en cambio, fundamenta en aquélla la explicación de ésta. En 1895 publicó Ensayo de una teoría sobre los fenómenos eléctricos y ópticos en los cuerpos en movimiento, texto que señala una etapa importante en las investigaciones del gran científico sobre la electricidad y la óptica. Los resultados de tales estudios le valieron en 1902 el Premio Nobel, que se le concedió al mismo tiempo que a Zeeman, por haber previsto el fenómeno que éste comprobó experimentalmente y que, a causa de ello, fue denominado "efecto Zeeman".

Recibió además otros galardones y honores, y vio instituida para él la Fundación Lorentz, destinada a promover las investigaciones de física teórica. En 1907 publicó en Leipzig diversas memorias reunidas bajo el título Ensayos de física teórica (Abhandlungen über theoretische Physik). En 1909 apareció su famoso libro Teoría de los electrones (Theory of electrons).

En 1919 y 1920 Lorentz dio a la luz los cinco volúmenes en los cuales figuran sus lecciones de física teórica de la Universidad de Leyden. Durante el período 1883-1922 publicó, además, un tratado de análisis matemático y Fundamentos de ciencias naturales. En 1923 fue nombrado director de las investigaciones del Instituto Teyler, en Haarlem, ciudad en la cual falleció cinco años después. Lorentz era una persona modesta y afable; poseía el don de la claridad, y hablaba corrientemente el inglés, el francés y el alemán.

Abenduaren 3a. Euskararen eguna.

Abenduaren 3a. Euskararen eguna.

Guk euskaraz

Zuk, zergatik ez?

Euskara putzu sakon

eta ilun bat zen,

eta zuek denok

ur gazi bat

atera zenuzten

handik nekez

Orain zuen birtutez

zuen indarrez

euskara

itsaso urdin

eta zabal

bat izanen da

eta guria da.

Nik eta zuk

egin behar dugu

Euskal Herria

gure buru.