En 1760, ¿Cómo llamaban al calor?
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En 1761, el químico escocés Joseph Black descubrió que el hielo absorbe el calor sin cambiar la temperatura cuando se derrite. A partir de esto, concluyó que el calor debe haberse combinado con las partículas de hielo y volverse latente. Entre 1759 y 1763 formuló una teoría del calor latente sobre la que descansa principalmente su fama científica, y también mostró que diferentes sustancias tienen diferentes calores específicos. James Watt, quien más tarde inventó el motor Watt, fue alumno y asistente de Black.
La capacidad de utilizar la transferencia de calor para realizar el trabajo permitió la invención y el desarrollo de la máquina de vapor por inventores como Thomas Newcomen y James Watt. Además, en 1797 un fabricante de cañones Sir Benjamin Thompson, el conde Rumford demostró mediante el uso de la fricción que era posible convertir el trabajo en calor. Diseñó un cañón de cañón de forma especial, completamente aislado contra la pérdida de calor, luego reemplazó la herramienta de perforación afilada con una broca sin filo, y sumergió la parte frontal de la pistola en un tanque de agua. Para asombro de los observadores, hizo hervir el agua fría en dos horas y media, sin el uso del fuego.[5]
Se desarrollaron varias teorías sobre la naturaleza del calor. En el siglo XVII, Johann Becher propuso que el calor estaba asociado con un material indetectable llamado flogisto que fue expulsado de una sustancia cuando se quemó. Esto finalmente fue refutado por Lavoisier demostrando la importancia del oxígeno en la quema en 1783.[6] En su lugar, propuso la teoría calórica que veía al calor como un tipo de fluido ingrávido e invisible que se movía cuando estaba fuera de equilibrio.[7] Esta teoría fue utilizada en 1824 por el ingeniero francés Sadi Carnot cuando publicó Reflexiones sobre la fuerza motriz del fuego. Expuso la importancia de la transferencia de calor: "la producción de fuerza motriz no se debe a un consumo real de calorías, sino a su transporte de un cuerpo caliente a un cuerpo frío, es decir, a su restablecimiento del equilibrio". Según Carnot, este principio se aplica a cualquier máquina puesta en movimiento por calor.[8]
Otra teoría fue la teoría cinética de los gases, cuya base fue expuesta en 1738 por el médico y matemático suizo Daniel Bernoulli en su Hydrodynamica. En este trabajo, Bernoulli propuso por primera vez que los gases consisten en un gran número de moléculas que se mueven en todas las direcciones, y que su impacto en la superficie provoca la presión del gas.[9] La energía interna de una sustancia es la suma de la energía cinética asociada con cada molécula, y la transferencia de calor ocurre desde regiones con moléculas energéticas y, por lo tanto, energía interna alta, a aquellas con moléculas menos energéticas y, por lo tanto, energía interna más baja.