ciencia divulgación

Benjamin Thompson, el James Bond científico

   Artículo de Luciano Andrés Valencia.

Imaginen el siguiente argumento: un espía británico leal “a su Majestad imperial”, dispuesto a arriesgarse en diferentes misiones, que organiza ejércitos en Europa y Norteamérica, sirve a diferentes gobiernos, vive romances con bellas mujeres y recibe condecoraciones por su trabajo. Parece una película de James Bond, pero estamos hablando de una persona real: Benjamin Thompson, científico e inventor que aportó al desarrollo de la Termodinámica.

Thompson retratado por Thomas Gainsborough.

   Un sistema termodinámico es cualquier parte del universo en estudio, y su medio es el resto de las partes del universo con las que puede intercambiar trabajo, energía, calor o información. La Termodinámica es la rama de la física que estudia el trabajo que un sistema realiza sobre un medio o el que el medio realiza sobre el sistema.

   Thompson nació el 26 de marzo de 1753 en Woburn, Massachusetts, que era entonces una de las Colonias Británicas de Norteamérica. Estudió en la escuela del pueblo, pero también asistía con su amigo Loammi Baldwin -más tarde un famoso político e ingeniero que luchó en la Revolución norteamericana-,  nueve años mayor, a las conferencias  que dictaba el profesor John Winthrop en el Harvard College de Cambridge. A los 13 años comenzó a trabajar como aprendiz de John Appleton, un comerciante y abogado de Salem que tras la independencia sería el encargado de la Misión comercial estadounidense en Bolivia. Aunque el dueño se quejó a su madre de que pasaba las horas leyendo o construyendo inventos sobre el mostrador del negocio, el trabajo le sirvió para realizar contactos con gente de la alta sociedad de Nueva Inglaterra. Mientras se recuperaba en Woburn de una lesión en 1769, llevó a cabo experimentos sobre la naturaleza del calor y comenzó a mantener correspondencia con Baldwin y otros especialistas en el tema. Más adelante trabajó durante unos meses para un comerciante de Boston, y a continuación trató sin éxito de ser aprendiz de un médico en Woburn.

   Brillante, a la vez que oportunista y manipulador, no temía usar a los demás para lograr sus objetivos. Por eso en 1772, a los 19 años, decidido a no ser un campesino como su familia o un dependiente de comercio, se casó con la acaudalada viuda Sara Rolfe, hija del clérigo Walker de Rumford (hoy Concord), New Hampshire, que tenía entonces 33 años. Se trasladaron a Porthmouth y, por medio de los contactos de su esposa con el gobernador fue nombrado Comandante del Cuerpo de Milicias de New Hampshire. Por entonces comenzó a trabajar como espía para el general Thomas Gage, comandante de las fuerzas británicas en Norteamérica y gobernador colonial de Massachusetts. Su trabajo consistía en reunir información sobre las actividades anti-británicas y devolver desertores. Para pasar la información en secreto inventó una tinta invisible a base de ácido galotánico. Esto lo volvió impopular entre sus vecinos, que comenzaban a levantarse contra la presión fiscal de la Corona británica y la falta de libertades para los colonos norteamericanos.

   En 1776 estalló la Revolución Norteamericana. Thompson siguió trabajando como espía para Gage, pero cuando un grupo de revolucionarios disfrazados de indígenas llegaron a su casa para amenazarlo con cubrirlo de brea y emplumarlo, debió huir –abandonando a su esposa y su hija Sarah- hacia Nueva Escocia, en Canadá, que aún permanecía leal al rey George III. Allí recibió una comisión real que lo nombró Mayor y le encargó la creación de un Regimiento de Dragones norteamericanos.

   Por esta época inventó un flotador para caballos, luego de ver a uno ahogarse al cruzar un rio cargado de armamento. También realizó experimentos sobre la potencia de la pólvora que en 1781 se publicaron en la revista de la Royal Society de Londres.

   Ocupo breves cargos en el Ministerio de Relaciones Exteriores británico, como fueron el de Secretario de la Provincia de Georgia (1779) y Subsecretario de Estado del Departamento Norte (1780), pero el avance de los revolucionarios sobre esos territorios le impidió conservarlos. La guerra terminó en septiembre de 1783 con la derrota británica y la independencia de las Trece Colonias, que conformarían los Estados Unidos de América.

   Pronto Londres se llenó de colonos norteamericanos que habían apoyado al rey George y ahora eran perseguidos como traidores. Thompson intercedió ante el monarca logrando que su regimiento de dragones norteamericanos se integrara al Ejército británico regular, además de obtener el ascenso a Coronel.

   En 1784 fue nombrado Caballero del Imperio Británico y enviado como espía al Principado de Baviera, en el Sacro Imperio Romano-Germánico. Gracias a sus recomendaciones, fue recibido por el Príncipe Elector Karl Theodor, que lo nombró Edecán. La primera misión que le encargaron fue la de organizar al Ejército bávaro, escasamente adiestrado y peor administrado. Esta tarea la realizó con gran eficiencia y le sirvió además para comenzar sus estudios sobre conductividad térmica de las telas para seleccionar el material que le permitiera confeccionar los uniformes más adecuados. Al mismo tiempo realizó estudios de nutrición, a fin de proveer a los soldados de menús nutritivos a bajo costo. La motivación para estos experimentos no era altruista sino que tenía un interés personal: el príncipe le permitía conservar para sí el dinero sobrante del presupuesto, lo que lo incentivaba a reducir los costos.

   Dado que la tela necesaria para los uniformes no podía ser comprada a los proveedores habituales, creó un Taller Militar en Múnich. Para obtener mano de obra, el Año Nuevo de 1790 soldados bávaros procedieron a detener a todos los mendigos de la capital. “En su mayoría eran mendigos robustos, fuertes y vigorosos, sin ningún sentido de la vergüenza”, escribió Thompson. En el taller se les dio habitaciones y comida que consistía en papas, guisantes y cereales –la que luego sería llamada Sopa Rumford-, a cambio de que trabajaran confeccionando uniformes militares. El taller tenía una cocina diseñada por él mismo que fue precursora de la Cocina moderna (al inventar una caldera doble, una cafetera por goteo y utensilios de cocina). Estas medidas agradaron al príncipe Theodor y enriquecieron a Thompson.

Diseño de cocina bávara y cafetera inventada por Thompson.

En 1791 fue nombrado Conde del Sacro Imperio y desde entonces dejó de usar el título de Coronel Thompson para ser el Conde Rumford –nombre del pueblo de su esposa-. También fue nombrado Director del Hospital para Pobres de Múnich, en el que realizó investigaciones en torno a la luz que sirvieron para mejorar la iluminación del lugar e inventó la candela como unidad de medición de la luz –tomando como referencia la luminosidad de una vela producida con aceite de cachalote-. Otros aportes que realizó al Principado de Baviera fueron el diseño de los Jardines Ingleses de Múnich (1789), la introducción del cultivo de papas, y la gestión de las Casas para Pobres en las que estudió los métodos de cocina, calefacción e iluminación, reduciendo los costos al demostrar la eficiencia de las velas de cera o sebo y de los candiles de petróleo.

   Ya habíamos mencionado que incursionó en la nutrición y la preparación de alimentos, pero también le otorgaba gran importancia a los detalles en el consumo, al punto del absurdo. Escribió por ejemplo que “el budín se come con cuchara. Cada cucharada se sumerge en la salsa antes de empezar por la parte externa o cerca del borde del plato, y acercarse al centro por avances regulares, de manera de no demoler demasiado pronto a excavación que forma el reservorio de la salsa”. Es autor de un tratado “Sobre las excelentes cualidades del café y al arte de hacerlo con la mayor perfección”. Se le considera el inventor del método de empacar alimentos al vacío debido a su experimento con paletas de cordero que describe en su ensayo “Primeros platos y utensilios de cocina”.

   Su forma de escribir también era extraña, ya que utilizaba una escritura ya en desuso en donde la f sonaba como s, por lo que genera confusión y gracia la lectura de sus textos en inglés. También era reiterativo para asegurarse de que se entendiera lo que quería decir, como lo muestra el siguiente fragmento: “Y ante todo, el cuello de la chimenea debe estar en el lugar adecuado, es decir, el lugar donde debe estar”.

   Por esta época son sus experimentos de perforación de cañones que refutaron la Teoría del Calórico, muy popular entonces, que consideraba que el calor era un fluido que viajaba entre los cuerpos: si el calor podía pasar de un cuerpo más caliente a uno más frío, debía comportarse como el agua cuando pasa de una altura superior a una inferior. Pero esta teoría presentaba dos inconvenientes: el hecho de que el calor nunca había podido ser aislado de un cuerpo y el no poder explicar el que se producía por fricción.

   Temeroso de la expansión de la Revolución Francesa, el príncipe elector le había ordenado a Thompson/Rumford que construyera cañones para proteger las fronteras.

Por entonces los cañones se realizaban vertiendo el metal fundido en un molde y taladrando luego la pieza para darle forma. Cuando se utilizaba una taladradora automática, nuestro espía científico notó que la temperatura aumentaba en el cañón, la mecha, las virutas metálicas y en el cuerpo del operario, por lo que no había transferencia de calor, sino producción constante del mismo. Se dedicó entonces a medir estos cambios de temperatura, y al utilizar agua para refrigerar notó “la sorpresa y asombro que expresaban los semblantes de los allí presentes viendo la gran cantidad de agua que se calentaban y que verdaderamente llegaban a hervir sin ningún fuego”. Esto demostró finalmente que el calor no podía ser un fluido material sino el resultado del trabajo realizado por las fuerzas de rozamiento.

Experimentos de perforación de cañones

Dispuesto a continuar los experimentos pidió a los operarios que taladraran con un aparato de punta roma que ya no servía para el trabajo. Sin entender que es lo que pretendía con esto, los hombres cumplieron la orden y notaron que el taladro no perforaba el metal pero sí producía una gran cantidad de calor. Con esto desarticuló otro argumento de los defensores del calórico: que ese calor que parecía producirse, estaba contenido en el interior del metal. Pero al producirse calor sin perforar el metal, no era posible que fluyera de esa fuente.

   La conclusión a la que llegó Thompson/Rumford era que el calor se producía por el rozamiento de partículas diminutas. En un informe para la Royal Society escribió que: “razonando sobre este tema no debemos olvidar que el hecho notable de que la fuente generadora de calor en estas experiencias parece evidentemente inagotable. No es necesario aclarar que cualquier cosa producida en forma continua, sin límite alguno, por un cuerpo o sistema de cuerpos aislados no puede ser una sustancia material”. Con esta afirmación, parece adelantar unas décadas la Primera Ley de la Termodinámica, que sostiene que la energía no se crea ni se destruye, sino que se transforma. En este caso tenemos transformación de energía cinética en energía térmica. En el párrafo siguiente continúa: “Además me parece extremadamente difícil, sino imposible, concebir una idea clara de algo capaz de ser excitado y transmitido en estas experiencias que no sea un movimiento”.

   La Teoría Atómica (que provenía de Demócrito en la Antigua Grecia) no era plenamente aceptada y el empirismo de la época impedía creer en partículas invisible cuyo rápido movimiento no podía observarse. Por ello es que la explicación de Thompson -que además de la nota en la Royal Society quedaría plasmada en Una investigación experimental concerniente a la fuente de calor que es provocada por la fricción (1798)- tardaría más de medio siglo en aceptarse. Unos años después John Dalton reflotó la teoría de la existencia de los átomos y en la década de 1860 James Clerck Maxwell demostró matemáticamente que algunas partículas como los gases crean presión en el recipiente que los contenía. Esta Teoría Cinética de los Gases comparte paternidad con Ludwing Boltzman, que la formuló en términos parecidos en su Austria natal.

   Pero en Múnich no solo se ocupó de la administración pública y la investigación, sino que también vivió un romance con una condesa con la que concibió un hijo, cuya paternidad reconoció pese a que seguía casado con su esposa norteamericana. También se ganó enemigos por la arrogancia con la que se desenvolvía.

   Al ser elegido miembro de la Royal Society de Londres y de la American Academy of Arts and Science de los Estados Unidos decidió crear dos premios para que entregaran esas instituciones. En 1796 instauró la Medalla Rumford en la institución londinense para premiar a científicos europeos –en 1800 él mismo sería el ganador-, y el Premio Rumford en la estadounidense para aportes en el ámbito de la térmica y la óptica.

   En 1798 fue nombrado Embajador de Baviera en Londres, pero la Corona británica rechazó aceptarlo porque aún era ciudadano de ese país y ya no se sabía para quién espiaba. Sin cargos diplomáticos, decidió fundar –con sir Joseph Bank- la Royal Institution of Great Bretain en Londres y emplear al joven de 22 años Humprey Davy como ayudante de laboratorio. Años más tarde, éste se convertiría en un destacado científico, impulsor de la institución, divulgador de la ciencia a través de sus célebres conferencias para el público en general y maestro de otro renovador de la ciencia: Michael Faraday.

   De esta época son también sus Chimeneas Rumford –populares en Londres-, sus hornos industriales y sus aparatos de medición del calor.

   La Chimenea que inventó se caracterizaba por una apertura más restringida para aumentar la corriente ascendente junto con un cebador para regular la velocidad de circulación de aire que asegura la salida de humo. Así el humo tóxico sube por el caño en lugar de acumularse en la habitación o la casa. Podía utilizarse tanto con madera como con carbón. Estas estufas permitieron reducir la mortandad por intoxicación y los costos de calefacción. Desde Benjamin Franklin que no se realizaban innovaciones en los aparatos de calefacción.

Thompson/Rumford en una de sus estufas según una caricatura de James Gillray.

Sus Hornos Rumford para la producción de cal viva permitían separar la cal del humo del horno, obteniendo un producto no contaminado. Pronto se volvieron populares en toda Europa.

Anuncios

   Para sus experimentos en torno al calor inventó un calorímetro y un termoscopio de aire. También se le atribuye la invención de la ropa interior térmica (utilizando las mismas telas que los uniformes bávaros).

   A partir de 1799 alternó su vida entre Gran Bretaña y Francia. En 1801 conoció en Paris a Marie-Anne Pierette Paulze, viuda de Antoine Laurent Lavoisier, el padre de la química moderna y defensor de la Teoría del Calórico, ejecutado durante la Revolución Francesa. Su primera esposa ya había muerto, así que comenzaron un noviazgo no exento de inconvenientes, ya que Napoleón Bonaparte no quería correr riesgos con este ciudadano británico-bávaro que podía ser un espía. Finalmente se casaron en 1804. Un diario londinense escribió sarcásticamente: “casados en Paris, el Conde Rumford con la viuda de Lavosier. Por dicho experimento nupcial el conde obtiene una fortuna de 8000 libras anuales, el más efectivo de todos los proyectos rumfordianos para mantener una casa caliente”. Pero el matrimonio no duró mucho, ya que Marie-Anne gustaba de realizar reuniones sociales que molestaban a su marido, quién prefería el silencio para la investigación y la escritura. En 1808 se divorciaron.

   En 1811 se reunió con su hija Sarah después de varios años de ausencia. Pero rápidamente la envió a Suiza para que no protagonizara conflictos con la “Dama de las flores”, una de sus amantes que frecuentaba la casa supuestamente para ocuparse del cuidado de los jardines. Se dice que llegó a rechazar varios ofrecimientos matrimoniales para su hija ya que no estaban a la altura de lo que esperaba, aunque un pretendiente era Conde igual que él.

   El 21 de agosto de 1814 falleció en Auteuil (Francia). Su testamento fue un tanto curioso. Además de dejar su reloj de oro a su discípulo Davy, legó sus libros, planos y proyectos militares al Gobierno de los Estados Unidos (que lo consideraba un traidor) y 1000 dólares a la Universidad de Harvard (en su natal Massachusetts) para la creación de una Cátedra de Física.

   A lo largo de su vida llegó a ostentar decenas de cargos y condecoraciones, tales como Comandante del Cuerpo de Milicias de New Hampshire, Coronel del Ejército británico, funcionario del Ministerio de Relaciones Exteriores de su Majestad, Caballero del Imperio Británico, Edecán del Príncipe Elector de Baviera, Conde del Sacro Imperio Romano-Germánico, Director del Hospital para Pobres de Múnich, Director del Arsenal y Taller Militar de Baviera, miembro de la Orden Polaca de Saint Stanislav con grado de Águila Blanca, miembro de la Academia de Ciencias de Baviera, fundador de la Royal Institutión de Londres, miembro de la Academia Francesa de Ciencias, miembro honorario de la American Academy of Arts and Science en la que creó el Premio Rumford, miembro de la Royal Society en la que creó la Medalla Rumford –de la que sería ganador-, miembro de la Real Academia Sueca de Ciencias, miembro de la Academia Prusiana de Ciencias, y ganador de la Medalla Copley de Ciencias, entre otras distinciones. En la luna existe el Cráter Rumford en su honor.

   Entre sus obras publicadas se encuentran: El calor y su aplicación a las diversas finalidades de la vida, La combustión de cuerpos inflamables, Administración del fuego y la economía del combustible y Principio del calor impartido por la ropa.

   Por su vida y su personalidad Thompson resulta una figura difícil de admirar. Su carácter manipulador, oportunista y la forma en que usaba a las demás personas para sus fines generan poca simpatía en el público. Pero debemos reconocer que sus experimentos sobre el calor son un antecedente importante para el desarrollo en las décadas posteriores de las Leyes de la Termodinámica y sus inventos influyeron –en parte- en el mundo en el que vivimos.

Leyes de la Termodinámica:

Ley Cero: Cuando dos sistemas se encuentran a la temperatura de un tercero, están a la misma temperatura entre sí.

Primera Ley: La energía no se crea ni se destruye sino que se transforma.

Segunda Ley: Cuando se usa cierta cantidad de calor, procedente de una fuente térmica (un cuerpo capaz de ceder calor) con objeto de producir trabajo mecánico no todo el calor proporcionado por esta fuente se puede utilizar a tal efecto, necesariamente siempre se pierde algo de calor. Acá se introduce el concepto de entropía o aumento del desorden en el sistema.

Tercera Ley: La entropía de un sistema siempre aumenta porque el universo tiende a la entropía. Es decir, la entropía siempre está en aumento.

Bibliografía

Anuncios

Responder

Introduce tus datos o haz clic en un icono para iniciar sesión:

Logo de WordPress.com

Estás comentando usando tu cuenta de WordPress.com. Cerrar sesión /  Cambiar )

Google photo

Estás comentando usando tu cuenta de Google. Cerrar sesión /  Cambiar )

Imagen de Twitter

Estás comentando usando tu cuenta de Twitter. Cerrar sesión /  Cambiar )

Foto de Facebook

Estás comentando usando tu cuenta de Facebook. Cerrar sesión /  Cambiar )

Conectando a %s

Este sitio usa Akismet para reducir el spam. Aprende cómo se procesan los datos de tus comentarios .

A %d blogueros les gusta esto: