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Julius Robert von Mayer (25 de noviembre de 1814 – 20 de marzo de 1878) fue un médico, químico y físico alemán, y uno de los fundadores de la termodinámica.
Es más conocido por enunciar en 1841 una de las primeras afirmaciones sobre la conservación de la energía, o lo que ahora se conoce como una de las primeras versiones de la primera ley de la termodinámica, a saber, que «la energía no puede ser creada ni destruida».
En 1842, Mayer describió el proceso químico vital ahora conocido como oxidación como la fuente principal de energía para cualquier ser vivo. Sus logros pasaron desapercibidos y la prioridad en el descubrimiento del equivalente mecánico del calor se atribuyó a James Joule al año siguiente. También propuso que las plantas convierten la luz en energía química.
Primeros años y educación
Mayer nació el 25 de noviembre de 1814 en Heilbronn, Wurtemberg (Baden-Wurtemberg, en la actual Alemania), hijo de un farmacéutico. Creció en Heilbronn.
Después de completar su Abitur, estudió medicina en la Universidad de Tübingen, donde fue miembro del Corps Guestphalia, un cuerpo de estudiantes alemán.
En 1838, obtuvo su doctorado y aprobó el Staatsexamen. Después de una estancia en París (1839/40), partió como médico de un barco en un velero holandés de tres mástiles para un viaje a Yakarta.
Aunque apenas había estado interesado en fenómenos físicos antes de este viaje, su observación de que las olas azotadas por la tormenta están más cálidas que el mar en calma lo llevó a reflexionar sobre las leyes físicas, en particular sobre el fenómeno físico del calor y la pregunta de si solo se debe tener en cuenta el calor desarrollado directamente (el calor de la combustión) o la suma de las cantidades de calor desarrolladas de manera directa e indirecta en el proceso de combustión. Después de su regreso en febrero de 1841, Mayer dedicó sus esfuerzos a resolver este problema.
En 1841 se estableció en Heilbronn y se casó.
Desarrollo de las teorías de Mayer
Incluso desde niño, Mayer mostró un intenso interés por diversos mecanismos mecánicos. Fue un joven que realizó varios experimentos de tipo físico y químico. De hecho, uno de sus pasatiempos favoritos era crear diversos tipos de dispositivos eléctricos y bombas de aire. Era evidente que era inteligente. Por lo tanto, Mayer asistió a la Universidad de Eberhard-Karls en mayo de 1832. Estudió medicina durante su tiempo allí.
En 1837, él y algunos amigos fueron arrestados por usar los colores de una organización prohibida. Las consecuencias de este arresto incluyeron una expulsión de un año de la universidad y un breve período de encarcelamiento. Esta experiencia llevó a Mayer a viajar a Suiza, Francia y las Indias Orientales Neerlandesas. Mayer también despertó un interés adicional por las matemáticas y la ingeniería a través de la tutoría privada de su amigo Carl Baur. En 1841, Mayer regresó a Heilbronn para ejercer la medicina, pero la física se convirtió en su nueva pasión.
En junio de 1841, completó su primer artículo científico titulado «Sobre la Determinación Cuantitativa y Cualitativa de las Fuerzas». Fue en gran parte ignorado por otros profesionales en el área. Luego, Mayer se interesó por el calor y su movimiento. Presentó un valor en términos numéricos para el equivalente mecánico del calor. También fue la primera persona en describir el proceso químico vital ahora conocido como oxidación como la principal fuente de energía para cualquier ser vivo.
Primeros pasos en la termodinámica
En 1848 calculó que, en ausencia de una fuente de energía, el Sol se enfriaría en solo 5000 años y sugirió que el impacto de los meteoritos lo mantenía caliente.
Dado que no fue tomado en serio en ese momento, sus logros fueron pasados por alto y el crédito se le dio a James Joule. Mayer casi se suicidó después de descubrir este hecho. Pasó algún tiempo en instituciones mentales para recuperarse de esto y de la pérdida de algunos de sus hijos. Varios de sus trabajos fueron publicados debido a la naturaleza avanzada de la física y la química.
En 1859, recibió un doctorado honorario de la facultad de filosofía de la Universidad de Tübingen. Su trabajo pasado por alto fue revivido en 1862 por su colega, el físico John Tyndall, en una conferencia en la Royal Institution de Londres.
En julio de 1867, Mayer publicó «Die Mechanik der Wärme» (La Mecánica del Calor). Esta publicación trataba sobre la mecánica del calor y su movimiento. El 5 de noviembre de 1867, el reino de Wurtemberg otorgó a Mayer la nobleza personal (von Mayer), lo que es equivalente a un título nobiliario británico. Von Mayer falleció en Alemania en 1878.
La primera ley de conservación de energía
Después de que Sadi Carnot lo afirmara para el calórico, Mayer fue la primera persona en enunciar la ley de la conservación de la energía, uno de los principios más fundamentales de la física moderna. La ley de la conservación de la energía establece que la energía mecánica total de un sistema permanece constante en cualquier sistema aislado de objetos que interactúan entre sí solo a través de fuerzas conservativas.
El primer intento de Mayer de enunciar la conservación de la energía fue un artículo que envió a las «Annalen der Physik» de Johann Christian Poggendorff, en el cual postulaba una conservación de la fuerza (Erhaltungssatz der Kraft). Sin embargo, debido a la falta de formación avanzada en física de Mayer, contenía algunos errores fundamentales y no fue publicado.
Mayer continuó persiguiendo la idea de manera constante y discutió con el profesor de física de Tübingen, Johann Gottlieb Nörremberg, quien rechazó su hipótesis. Nörremberg, sin embargo, le dio varias sugerencias valiosas sobre cómo la idea podría examinarse experimentalmente; por ejemplo, si la energía cinética se transforma en energía térmica, el agua debería calentarse por vibración.
Mayer no solo realizó esta demostración, sino que también determinó el factor cuantitativo de la transformación, calculando el equivalente mecánico del calor. El resultado de sus investigaciones se publicó en 1842 en la edición de mayo de «Annalen der Chemie und Pharmacie» de Justus von Liebig. Fue traducido como «Observaciones sobre las Fuerzas de la Naturaleza Inorgánica».
En su folleto «Die organische Bewegung im Zusammenhang mit dem Stoffwechsel» (El Movimiento Orgánico en Relación con el Metabolismo, 1845), especificó el valor numérico del equivalente mecánico del calor: primero como 365 kgf·m/kcal, más tarde como 425 kgf·m/kcal; los valores modernos son de 4.184 kJ/kcal (426.6 kgf·m/kcal) para la caloría termoquímica y de 4.1868 kJ/kcal (426.9 kgf·m/kcal) para la caloría de la tabla internacional de vapor.
Esta relación implica que, aunque el trabajo y el calor son diferentes formas de energía, pueden transformarse entre sí. Esta ley se llama ahora la primera ley de la termodinámica y condujo a la formulación del principio general de conservación de energía, definitivamente establecido por Hermann von Helmholtz en 1847.
Últimos años de Mayer
Mayer era consciente de la importancia de su descubrimiento, pero su incapacidad para expresarse científicamente llevó a especulaciones y resistencia por parte de la comunidad científica. Los físicos contemporáneos rechazaron su principio de conservación de la energía, e incluso físicos aclamados como Hermann von Helmholtz y James Prescott Joule veían sus ideas con hostilidad. El primero dudaba de las calificaciones de Mayer en cuestiones físicas, y surgió una amarga disputa sobre la prioridad con el último.
En 1848, dos de sus hijos murieron rápidamente en sucesión, y la salud mental de Mayer se deterioró. Intentó suicidarse el 18 de mayo de 1850 y fue internado en una institución mental. Después de ser liberado, estaba destrozado y solo tímidamente volvió a la vida pública en 1860. Sin embargo, en ese tiempo, su fama científica había crecido y recibió un reconocimiento tardío por sus logros, aunque quizás en un momento en el que ya no podía disfrutarlo.
Continuó trabajando activamente como médico hasta su muerte.
Para más información Julius Robert Mayer
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APA: (2024-11-25). Julius von Mayer. Recuperado de https://quimicafacil.net/infografias/biografias/julius-von-mayer/
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