Sesión del día 22 de Enero del 2008 - La Termodinámica: culminación científica de la Física Moderna. Presentación del libro Teorías termológicas

"La Termodinámica: culminación científica de la Física Moderna.
Presentación del libro Teorías termológicas"

 

 

 

 

por el Excmo. Sr. D. Francisco González de Posada,

Catedrático de Física Aplicada
Universidad Politécnica de Madrid

Académico de Número
Real Academia Nacional de Medicina

Sillón nº 22 -Arquitectura e Ingeniería Sanitarias-

 

RESUMEN

En una primera parte se construye el Panorama intelectual básico de la Física Clásica resumido en el siguiente cuadro de los Fundamentos –filosóficos y matemáticos- de todas las teorías físicas de la Edad Moderna desde un punto de vista lógico intrínseco, además del propiamente histórico.

En la segunda parte, la Termodinámica, culminación de la Física Moderna, se presenta como una teoría termológica –que trata de los conceptos de temperatura, calor y energía-. Se destacan entre las ideas básicas generales:

a) Es una teoría cuya axiomática está integrada sólo por principios relativos -cada uno de ellos, exclusivamente- a una magnitud. (No está integrada por leyes relacionales entre variables diferentes asociadas a determinadas magnitudes).

Principio 0. (Temperatura). Noción de equilibrio térmico.

Principio 1. (Energía). Conservación.

Principio 2. (Energía). Degradación.

(Entropía). Crecimiento.

Principio 3. (Temperatura). Inaccesibilidad del cero absoluto.

b) Es una teoría física a-espacial y a-temporal. Tal como se establecen los principios y sus aplicaciones, todo sucede en ella como si nada estuviera en ningún sitio o lugar de un espacio-soporte o referencial (absoluto, externo) ni en ningún instante o momento de ningún devenir de referencia (absoluto, externo).

c) Aunque nace para establecer las relaciones calor-trabajo y sus aplicaciones a máquinas, es -en sí misma- una teoría muy general. Nuestra expresión más representativa es que “tiene pretensiones de universalidad (para cualquier sistema en cualquier lugar e instante), generalidad (para cualquier tipo de fenómeno) y totalidad (para todas las teorías físicas)”, es decir, todos los fenómenos físicos y todas las restantes teorías físicas deben someterse a sus principios.

En la concepción y establecimiento del Primer Principio se describe la tarea pionera de J. R. Mayer (1814-1878), médico, del que se escribe una breve biografía en relación con dicho Principio. El formalismo matemático necesario fue aportado por H. v. Helmholtz (1821-1892), también médico, profesor de anatomía primero, físico en la Universidad de Berlín después.

La culminación de la Física Moderna, hoy denominada prioritariamente Física Clásica, se alcanza con la Termodinámica. ¿Por qué? Por razones intrínsecas y extrínsecas.

Intrínsecamente, porque aceptando todos los fundamentos filosóficos y matemáticos precedentes, la Termodinámica los amplía enriqueciendo notablemente el Panorama de las teorías físicas clásicas. Hasta ese momento, década 1840-50, los constructos legaliformes estaban integrados por una sola especie: las leyes relacionales entre magnitudes diferentes. Con la Termodinámica se generan dos nuevas especies que hemos catalogado como hipótesis magnitudinales –el Segundo Principio, crecimiento de la entropía; y, al comienzo del siglo XX, el Tercer Principio, inaccesibilidad del cero absoluto- y principios ecuacionales –el Primer Principio, como ecuación entre cantidades de una única magnitud-.

Y extrínsecamente, en su respectividad con las restantes teorías físicas, por las características de universalidad, generalidad y totalidad. Todas las demás teorías físicas deben no sólo aceptarla como una más sino someterse a ella, que las coronará.

Estas consideraciones se completan con unas brevísimas notas relativas a lo que puede considerarse respectivamente como un gran logro y como un gran éxito.

Un gran logro, complementario de sus características reiteradas de universalidad, generalidad y totalidad, es el que hemos denominado como relacionalidad de las teorías físicas clásicas: la Termodinámica ha servido para relacionar unas con otras, para transitar de unas a otras mediante el concepto de energía, magnitud primaria en Termodinámica y secundaria en las restantes en las que se expresa mediante fórmulas de definición.

Y como un gran éxito puede considerarse la supervivencia sobre las restantes teorías físicas clásicas: en la actualidad sigue siendo válida, útil y utilizada, en los estudios de Cosmología, junto a los considerados principios cosmológicos y la teoría de la relatividad de Einstein.

La tercera parte se dedica al libro Teorías termológicas, que puede considerarse como tratado clásico y se caracteriza respecto de los usuales por: a) Introducción del concepto de teoría física termológica; b) La organización histórica de las teorías; y c) Una especial atención a los fundamentos filosóficos. Mantiene el tradicional rigor matemático y ofrece extensas colecciones de ejercicios resueltos y propuestos.

ABSTRACT

Thermodynamics is presented as a thermological theory which deals with the concepts of temperature, heat and energy such that the fundamental and historical construction of Classical Physics culminates with it and notably extends its framework, not only with new concepts but with new structures of laws - principles for equations and hypotheses regarding magnitudes  to add to the traditional laws of relationship .

In the preparation of the First Principle, the pioneering work of the doctor, J.R. Mayer (1814-1878) is emphasised.

The book of Thermological theories , although it might be considered a classical treatise, is characterised with regard to the books more commonly used by: a) the Introduction of the concept of thermological physical theory; b) the historical organisation of the theories; and c) special attention to the philosophical bases. It maintains the traditional mathematical rigour and offers extensive collections of solved exercises and proposals.