Cronología de la termodinámica

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Termodinámica
La clásica máquina térmica de Carnot
Sucursales Clásico Estadístico Químico Termodinámica cuántica Equilibrio  / No equilibrio
Leyes Cero Primero Segundo Tercero
Sistemas Sistema cerrado Sistema abierto Sistema aislado Estado Ecuación de estado Gas ideal Gas real Estado de la materia Fase (materia) Equilibrio Controlar el volumen Instrumentos Procesos Isobárico Isocórico Isotermal Adiabático Isentrópico Isentálpico Cuasistático Politrópico Expansión libre Reversibilidad Irreversibilidad Endorreversibilidad Ciclos Motores térmicos Bombas de calor Eficiencia térmica
Propiedades del sistema Nota: Variables conjugadas en cursiva Diagramas de propiedades Propiedades intensivas y extensivas Funciones del proceso Trabajar Calor Funciones del estado Temperatura  / Entropía  ( introducción ) Presión  / Volumen Potencial químico  / Número de partículas Calidad del vapor Propiedades reducidas
Propiedades del material Bases de datos de propiedades Capacidad calorífica específica  ${\estilo de visualización c=}$ ${\estilo de visualización T}$ ${\displaystyle \s parcial}$ ${\estilo de visualización N}$ ${\displaystyle \parcial T}$ Compresibilidad  ${\displaystyle \beta =-}$ ${\estilo de visualización 1}$ ${\displaystyle \V parcial}$ ${\estilo de visualización V}$ ${\displaystyle \p parcial}$ Expansión térmica  ${\displaystyle \alpha =}$ ${\estilo de visualización 1}$ ${\displaystyle \V parcial}$ ${\estilo de visualización V}$ ${\displaystyle \parcial T}$
Ecuaciones Teorema de Carnot Teorema de Clausius Relación fundamental Ley de los gases ideales Relaciones de Maxwell Relaciones recíprocas de Onsager Ecuaciones de Bridgman Tabla de ecuaciones termodinámicas
Potenciales Energía libre Entropía libre Energía interna ${\displaystyle U(S,V)}$ Entalpía ${\displaystyle H(S,p)=U+pV}$ Helmholtz free energy ${\displaystyle A(T,V)=U-TS}$ Gibbs free energy ${\displaystyle G(T,p)=H-TS}$
History Culture History General Entropy Gas laws "Perpetual motion" machines Philosophy Entropy and time Entropy and life Brownian ratchet Maxwell's demon Heat death paradox Loschmidt's paradox Synergetics Theories Caloric theory Vis viva ("living force") Mechanical equivalent of heat Motive power Key publications An Inquiry Concerning the Source ... Friction On the Equilibrium of Heterogeneous Substances Reflections on the Motive Power of Fire Timelines Thermodynamics Heat engines Art Education Maxwell's thermodynamic surface Entropy as energy dispersal
Scientists Bernoulli Boltzmann Bridgman Carathéodory Carnot Clapeyron Clausius de Donder Duhem Gibbs von Helmholtz Joule Kelvin Lewis Massieu Maxwell von Mayer Nernst Onsager Planck Rankine Smeaton Stahl Tait Thompson van der Waals Waterston
Other Nucleation Self-assembly Self-organization Order and disorder
Category
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Una línea de tiempo de eventos en la historia de la termodinámica .

• 1593 – Galileo Galilei inventa uno de los primeros termoscopios , también conocido como termómetro de Galileo ^[1]
• 1650 – Otto von Guericke construye la primera bomba de vacío
• 1660 – Robert Boyle descubre experimentalmente la Ley de Boyle , que relaciona la presión y el volumen de un gas (publicada en 1662) ^[2]
• 1665 – Robert Hooke publicó su libro Micrographia , que contenía la afirmación: "El calor no es otra cosa que una agitación muy rápida y vehemente de las partes de un cuerpo". ^[3]
• 1667 – JJ Becher propone una teoría de la combustión que involucra tierra combustible en su libro Physica subterranea ^[4] (ver Teoría del flogisto ).
• 1676–1689 – Gottfried Leibniz desarrolla el concepto de vis viva , una versión limitada de la conservación de la energía.
• 1679 – Denis Papin diseñó un digestor de vapor que inspiró el desarrollo de la máquina de vapor de pistón y cilindro.
• 1694–1734 – Georg Ernst Stahl denomina flogisto a la tierra combustible de Becher y desarrolla la teoría
• 1698 – Thomas Savery patenta una máquina de vapor primitiva ^[5]
• 1702 – Guillaume Amontons introduce el concepto de cero absoluto , basado en observaciones de gases.
• 1738 – Daniel Bernoulli publica Hydrodynamica , iniciando la teoría cinética.
• 1749 – Émilie du Châtelet , en su traducción al francés y comentario sobre Philosophiae Naturalis Principia Mathematica de Newton , deriva la conservación de la energía a partir de los primeros principios de la mecánica newtoniana.
• 1761 – Joseph Black descubre que el hielo absorbe calor sin cambiar su temperatura al derretirse.
• 1772 – El alumno de Black, Daniel Rutherford, descubre el nitrógeno , ^{[6] [7]} al que llama aire flogístico , y juntos explican los resultados en términos de la teoría del flogisto.
• 1776 – John Smeaton publica un artículo sobre experimentos relacionados con la potencia , el trabajo , el momento y la energía cinética , apoyando la conservación de la energía.
• 1777 – Carl Wilhelm Scheele distingue la transferencia de calor por radiación térmica de la transferencia de calor por convección y conducción.
• 1783 – Antoine Lavoisier descubre el oxígeno y desarrolla una explicación para la combustión; en su artículo "Réflexions sur le phlogistique", desaprueba la teoría del flogisto y propone una teoría calórica.
• 1784 – Jan Ingenhousz describe el movimiento browniano de partículas de carbón en el agua.
• 1791 – Pierre Prévost demuestra que todos los cuerpos irradian calor, sin importar lo calientes o fríos que estén ^[8]
• 1798 – El conde Rumford ( Benjamin Thompson ) publica su artículo Una investigación experimental sobre la fuente del calor que es excitado por la fricción, que detalla las mediciones del calor por fricción generado en los cañones perforadores y desarrolla la idea de que el calor es una forma de energía cinética ; sus mediciones son inconsistentes con la teoría calórica, pero también son lo suficientemente imprecisas como para dejar lugar a dudas.

• 1802 – Joseph Louis Gay-Lussac publica la ley de Charles , descubierta (pero no publicada) por Jacques Charles alrededor de 1787; en ella se muestra la dependencia entre la temperatura y el volumen. Gay-Lussac también formula la ley que relaciona la temperatura con la presión (la ley de la presión o ley de Gay-Lussac ).
• 1804 – Sir John Leslie observa que una superficie negra mate irradia calor de manera más efectiva que una superficie pulida, lo que sugiere la importancia de la radiación del cuerpo negro.
• 1805 – William Hyde Wollaston defiende la conservación de la energía en Sobre la fuerza de la percusión
• 1808 – John Dalton defiende la teoría calórica en Un nuevo sistema de química y describe cómo se combina con la materia, especialmente los gases ; propone que la capacidad calorífica de los gases varía inversamente con el peso atómico.
• 1810 – Sir John Leslie congela el agua artificialmente.
• 1813 – Peter Ewart apoya la idea de la conservación de la energía en su artículo Sobre la medida de la fuerza en movimiento ; el artículo influye fuertemente en Dalton y su alumno, James Joule.
• 1819 – Pierre Louis Dulong y Alexis Thérèse Petit dan la ley de Dulong-Petit para la capacidad calorífica específica de un cristal.
• 1820 – John Herapath desarrolla algunas ideas en la teoría cinética de los gases, pero asocia erróneamente la temperatura con el momento molecular en lugar de la energía cinética ; su trabajo recibe poca atención, salvo por parte de Joule.
• 1822 – Joseph Fourier introduce formalmente el uso de dimensiones para cantidades físicas en su Théorie Analytique de la Chaleur.
• 1822 – Marc Seguin escribe a John Herschel apoyando la conservación de la energía y la teoría cinética.
• 1824 – Sadi Carnot analiza la eficiencia de las máquinas de vapor utilizando la teoría calórica ; desarrolla la noción de un proceso reversible y, al postular que tal cosa no existe en la naturaleza, sienta las bases para la segunda ley de la termodinámica e inicia la ciencia de la termodinámica.
• 1827 – Robert Brown descubre el movimiento browniano de las partículas de polen y tinte en el agua ^[9]
• 1831 – Macedonio Melloni demuestra que la radiación del cuerpo negro puede reflejarse , refractarse y polarizarse de la misma manera que la luz.
• 1834 – Émile Clapeyron populariza el trabajo de Carnot mediante una formulación gráfica y analítica. También combina la ley de Boyle , la ley de Charles y la ley de Gay-Lussac para producir una ley combinada de los gases . PV/T = k ^[10]
• 1841 – Julius Robert von Mayer , un científico aficionado , escribe un artículo sobre la conservación de la energía, pero su falta de formación académica conduce a su rechazo.
• 1842 – Mayer establece una conexión entre el trabajo, el calor y el metabolismo humano basándose en sus observaciones de la sangre realizadas mientras era cirujano de barco; calcula el equivalente mecánico del calor.
• 1842 – William Robert Grove demuestra la disociación térmica de las moléculas en sus átomos constituyentes, al mostrar que el vapor puede disociarse en oxígeno e hidrógeno y el proceso revertido .
• 1843 – John James Waterston expone completamente la teoría cinética de los gases, ^[11] pero según D Levermore "no hay evidencia de que algún científico físico haya leído el libro; tal vez fue pasado por alto debido a su título engañoso, Pensamientos sobre las funciones mentales". ^[12]
• 1843 – James Joule encuentra experimentalmente el equivalente mecánico del calor ^[13]
• 1845 – Henri Victor Regnault añadió la Ley de Avogadro a la Ley de los Gases Combinados para producir la Ley de los Gases Ideales . PV = nRT
• 1846 – Grove publica un relato de la teoría general de la conservación de la energía en Sobre la correlación de las fuerzas físicas ^[14].
• 1847 – Hermann von Helmholtz publica una declaración definitiva de la conservación de la energía, la primera ley de la termodinámica ^[15]

• 1848 – William Thomson extiende el concepto de cero absoluto de los gases a todas las sustancias.
• 1849 – William John Macquorn Rankine calcula la relación correcta entre la presión de vapor saturado y la temperatura utilizando su hipótesis de vórtices moleculares.
• 1850 – Rankine utiliza su teoría de vórtices para establecer relaciones precisas entre la temperatura, la presión y la densidad de los gases, y expresiones para el calor latente de evaporación de un líquido; predice con precisión el hecho sorprendente de que el calor específico aparente del vapor saturado será negativo.
• 1850 – Rudolf Clausius acuñó el término "entropía" (das Wärmegewicht, simbolizado S) para denotar el calor perdido o convertido en desperdicio. ("Wärmegewicht" se traduce literalmente como "peso de calor"; el término inglés correspondiente proviene del griego τρέπω, "giro").
• 1850 – Clausius da la primera declaración conjunta clara de la primera y la segunda ley de la termodinámica, abandonando la teoría calórica, pero preservando el principio de Carnot.
• 1851 – Thomson da un enunciado alternativo de la segunda ley.
• 1852 – Joule y Thomson demuestran que un gas en rápida expansión se enfría, lo que más tarde se denominó efecto Joule-Thomson o efecto Joule-Kelvin.
• 1854 – Helmholtz propone la idea de la muerte térmica del universo.
• 1854 – Clausius establece la importancia de dQ/T ( teorema de Clausius ), pero aún no nombra la cantidad
• 1854 – Rankine introduce su función termodinámica , posteriormente identificada como entropía.
• 1856 – August Krönig publica un relato de la teoría cinética de los gases, probablemente después de leer el trabajo de Waterston.
• 1857 – Clausius ofrece una explicación moderna y convincente de la teoría cinética de los gases en su obra Sobre la naturaleza del movimiento llamado calor.
• 1859 – James Clerk Maxwell descubre la ley de distribución de velocidades moleculares
• 1859 – Gustav Kirchhoff demuestra que la emisión de energía de un cuerpo negro es función únicamente de la temperatura y la frecuencia.
• 1862 – La “ disgregación ”, precursora de la entropía , fue definida en 1862 por Clausius como la magnitud del grado de separación de las moléculas de un cuerpo.
• 1865 – Clausius introduce el concepto macroscópico moderno de entropía.
• 1865 – Josef Loschmidt aplica la teoría de Maxwell para estimar la densidad numérica de las moléculas en los gases, dadas las viscosidades de los gases observadas.
• 1867 – Maxwell pregunta si el demonio de Maxwell podría revertir procesos irreversibles.
• 1870 – Clausius demuestra el teorema del virial escalar
• 1872 – Ludwig Boltzmann enuncia la ecuación de Boltzmann para el desarrollo temporal de funciones de distribución en el espacio de fases y publica su teorema H.
• 1873: Johannes Diderik van der Waals formula su ecuación de estado.
• 1874 – Thomson enuncia formalmente la segunda ley de la termodinámica.
• 1876 ​​– Josiah Willard Gibbs publica el primero de dos artículos (el segundo aparece en 1878) que tratan sobre los equilibrios de fases, los conjuntos estadísticos , la energía libre como fuerza impulsora detrás de las reacciones químicas y la termodinámica química en general. ^{[ cita requerida ]}
• 1876 ​​– Loschmidt critica el teorema H de Boltzmann por ser incompatible con la reversibilidad microscópica ( paradoja de Loschmidt ).
• 1877 – Boltzmann establece la relación entre la entropía y la probabilidad.
• 1879 – Jožef Stefan observa que el flujo radiante total de un cuerpo negro es proporcional a la cuarta potencia de su temperatura y establece la ley de Stefan-Boltzmann.
• 1884 – Boltzmann deriva la ley de flujo radiante del cuerpo negro de Stefan-Boltzmann a partir de consideraciones termodinámicas.
• 1888 – Henri-Louis Le Chatelier enuncia su principio de que la respuesta de un sistema químico perturbado desde el equilibrio será contrarrestar la perturbación.
• 1889 – Walther Nernst relaciona el voltaje de las celdas electroquímicas con su termodinámica química a través de la ecuación de Nernst.
• 1889 – Svante Arrhenius introduce la idea de la energía de activación para las reacciones químicas, dando la ecuación de Arrhenius.
• 1893 – Wilhelm Wien descubre la ley de desplazamiento para la intensidad específica máxima de un cuerpo negro.

• 1900 – Max Planck sugiere que la luz puede emitirse en frecuencias discretas, dando su ley de radiación del cuerpo negro ^[16]
• 1905 – Albert Einstein , en el primero de sus artículos del año milagroso , sostiene que la realidad de los cuantos explicaría el efecto fotoeléctrico ^[17]
• 1905 – Einstein analiza matemáticamente el movimiento browniano como resultado del movimiento molecular aleatorio en su artículo Sobre el movimiento de pequeñas partículas suspendidas en un líquido estacionario exigido por la teoría cinético-molecular del calor.
• 1906 – Nernst presenta una formulación de la tercera ley de la termodinámica.
• 1907 – Einstein utiliza la teoría cuántica para estimar la capacidad térmica de un sólido de Einstein.
• 1909 – Constantin Carathéodory desarrolla un sistema axiomático de termodinámica ^[18]
• 1910 – Einstein y Marian Smoluchowski encuentran la fórmula de Einstein-Smoluchowski para el coeficiente de atenuación debido a las fluctuaciones de densidad en un gas.
• 1911 – Paul Ehrenfest y Tatjana Ehrenfest–Afanassjewa publican su reseña clásica sobre la mecánica estadística de Boltzmann, Begriffliche Grundlagen der statistischen Auffassung in der Mechanik.
• 1912 – Peter Debye ofrece una estimación mejorada de la capacidad térmica al permitir fonones de baja frecuencia ^[19]
• 1916 – Sydney Chapman y David Enskog desarrollan sistemáticamente la teoría cinética de los gases.
• 1916 – Einstein considera la termodinámica de las líneas espectrales atómicas y predice la emisión estimulada.
• 1919 – James Jeans descubre que las constantes dinámicas del movimiento determinan la función de distribución de un sistema de partículas.
• 1920 – Meghnad Saha enuncia su ecuación de ionización ^[20]
• 1923 – Debye y Erich Hückel publican un tratamiento estadístico de la disociación de electrolitos.
• 1924 – Satyendra Nath Bose presenta la estadística de Bose-Einstein , en un artículo traducido por Einstein.
• 1926 – Enrico Fermi ^[21] y Paul Dirac ^[22] introducen las estadísticas de Fermi-Dirac
• 1927 – John von Neumann introduce la representación de la matriz de densidad , ^[23] estableciendo la mecánica estadística cuántica
• 1928 – John B. Johnson descubre el ruido de Johnson en una resistencia ^{[24] [25]}
• 1928 – Harry Nyquist deriva el teorema de fluctuación-disipación , una relación para explicar el ruido de Johnson en una resistencia ^[26]
• 1931 – Lars Onsager publica su artículo innovador que deriva las relaciones recíprocas de Onsager ^[27]
• 1935 – Ralph H. Fowler inventa el título de " ley cero de la termodinámica " para resumir los postulados hechos por físicos anteriores de que el equilibrio térmico entre sistemas es una relación transitiva.
• 1938 – Anatoly Vlasov propone la ecuación de Vlasov para una descripción dinámica correcta de conjuntos de partículas con interacción colectiva de largo alcance ^{[28] [29]}
• 1939 – Nikolay Krylov y Nikolay Bogolyubov dan la primera derivación microscópica consistente de la ecuación de Fokker-Planck en el esquema único de la mecánica clásica y cuántica ^{[30] [31]}
• 1942 – Joseph L. Doob enuncia su teorema sobre los procesos de Gauss-Markov
• 1944 – Lars Onsager proporciona una solución analítica al modelo de Ising bidimensional , incluida su transición de fase ^[32]

• 1945–1946 – Nikolay Bogoliubov desarrolla un método general para la derivación microscópica de ecuaciones cinéticas para sistemas estadísticos clásicos utilizando la jerarquía BBGKY ^{[33] [34]}
• 1947 – Nikolay Bogoliubov y Kirill Gurov amplían este método para una derivación microscópica de ecuaciones cinéticas para sistemas estadísticos cuánticos.
• 1948 – Claude Elwood Shannon establece la teoría de la información ^[35]
• 1957 – Aleksandr Solomonovich Kompaneets deriva su ecuación de Fokker-Planck de dispersión Compton
• 1957 – Ryogo Kubo deriva la primera de las relaciones de Green-Kubo para coeficientes de transporte lineal ^[36]
• 1957 – Edwin T. Jaynes publica dos artículos que detallan la interpretación de MaxEnt de la termodinámica a partir de la teoría de la información ^{[37] [38]}
• 1960-1965 – Dmitry Zubarev desarrolla el método del operador estadístico de no equilibrio, que se convierte en una herramienta clásica en la teoría estadística de los procesos de no equilibrio.
• 1972 – Jacob Bekenstein sugiere que los agujeros negros tienen una entropía proporcional a su área superficial.
• 1974 – Stephen Hawking predice que los agujeros negros irradiarán partículas con un espectro de cuerpo negro que puede causar la evaporación del agujero negro.
• 1977 – Ilya Prigogine gana el premio Nobel por su trabajo sobre las estructuras disipativas en sistemas termodinámicos alejados del equilibrio. La importación y disipación de energía podría revertir la segunda ley de la termodinámica.

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