Benjamin thompson

Sir Benjamin Thompson, Conde Rumford, FRS (alemán: Reichsgraf von Rumford; 26 de marzo de 1753 - agosto 21, 1814) fue un físico británico, nacido en el Massachusetts colonial, e inventor cuyos desafíos a la teoría física establecida fueron parte de la revolución de la termodinámica del siglo XIX. Se desempeñó como teniente coronel de los Dragones Americanos del Rey, parte de las fuerzas leales británicas, durante la Guerra de Independencia de los Estados Unidos. Después del final de la guerra se mudó a Londres, donde su talento administrativo fue reconocido cuando fue nombrado coronel y en 1784 recibió el título de caballero del rey Jorge III. Un diseñador prolífico, Thompson también dibujó diseños para buques de guerra. Más tarde se mudó a Baviera y entró al servicio del gobierno allí, siendo nombrado Ministro del Ejército Bávaro y reorganizando el ejército, y, en 1792, fue nombrado Conde del Sacro Imperio Romano Germánico.

Primeros años

Thompson nació en la zona rural de Woburn, en la provincia de la bahía de Massachusetts, el 26 de marzo de 1753; su lugar de nacimiento se conserva como museo. Se educó principalmente en la escuela del pueblo, aunque a veces caminaba casi diez millas hasta Cambridge con el mayor Loammi Baldwin para asistir a conferencias del profesor John Winthrop de la Universidad de Harvard. A la edad de 13 años fue aprendiz de John Appleton, un comerciante de la cercana Salem. Thompson se destacó en su oficio y, al entrar en contacto con personas refinadas y bien educadas por primera vez, adoptó muchas de sus características, incluido el interés por la ciencia. Mientras se recuperaba en Woburn en 1769 de una lesión, Thompson realizó experimentos sobre la naturaleza del calor y comenzó a mantener correspondencia con Loammi Baldwin y otros sobre ellos. Más tarde ese año, trabajó durante unos meses para un comerciante de Boston y luego se convirtió en aprendiz por sí mismo brevemente, y sin éxito, con un médico en Woburn.

Las perspectivas de Thompson eran sombrías en 1772, pero ese año cambiaron abruptamente. Conoció, sedujo y se casó con una heredera rica y bien relacionada llamada Sarah Rolfe (de soltera Walker). Su padre era ministro y su difunto esposo dejó su propiedad en Rumford, provincia de New Hampshire, que hoy se encuentra en la moderna ciudad de Concord. Se mudaron a Portsmouth y, gracias a la influencia de su esposa con el gobernador, fue nombrado mayor en la milicia de New Hampshire. Su hija (también llamada Sarah) nació en 1774.

Pintura de Thomas Gainsborough 1783

Guerra Revolucionaria Americana

Cuando comenzó la Guerra Revolucionaria Estadounidense, Thompson era un hombre rico y de posición en Nueva Inglaterra y se opuso al levantamiento. Participó activamente en el reclutamiento de leales para luchar contra los rebeldes. Esto le valió la enemistad del partido popular, y una turba atacó la casa de Thompson. Huyó a las líneas británicas, abandonando a su esposa, como se vio después, de forma permanente. Thompson fue recibido por los británicos a quienes les dio información valiosa sobre las fuerzas estadounidenses y se convirtió en asesor tanto del general Gage como de Lord George Germain.

Mientras trabajaba con los ejércitos británicos en América, realizó experimentos para medir la fuerza de la pólvora, cuyos resultados fueron ampliamente aclamados cuando se publicaron en 1781 en las Philosophical Transactions de la Royal Society. Gracias a esto, llegó a Londres al final de la guerra con una reputación de científico.

Madurez bávara

Los brazos de Thompson como Reichsgraf von Rumford

El jardín de cerveza "Am chinesischen Turm" en el Englischer Garten en Munich

uniformes bávaros diseñados por Benjamin Thompson, también conocido en Baviera como Reichsgraf von Rumford

En 1785, se mudó a Baviera, donde se convirtió en ayudante de campo del príncipe elector Carlos Teodoro. Pasó once años en Baviera, reorganizando el ejército y estableciendo casas de trabajo para los pobres. También inventó la sopa de Rumford, una sopa para los pobres, y estableció el cultivo de la patata en Baviera. Estudió métodos de cocción, calefacción e iluminación, incluidos los costos relativos y la eficiencia de las velas de cera, las velas de sebo y las lámparas de aceite. Sobre el Príncipe Carlos' en su nombre creó el Englischer Garten en Munich en 1789; permanece hoy y es conocido como uno de los parques públicos urbanos más grandes del mundo. Fue elegido Miembro Honorario Extranjero de la Academia Estadounidense de las Artes y las Ciencias en 1789.

Por sus esfuerzos, en 1791 Thompson fue nombrado Conde del Sacro Imperio Romano Germánico, convirtiéndose en Reichsgraf von Rumford (inglés: Imperial Count of Rumford). Tomó el nombre de "Rumford" después de la ciudad de Rumford, New Hampshire, que era un nombre más antiguo para Concord, donde se había casado.

Ciencia e ingeniería

Experimentos con calor

Sus experimentos con artillería y explosivos lo llevaron a interesarse por el calor. Ideó un método para medir el calor específico de una sustancia sólida, pero se desilusionó cuando Johan Wilcke publicó primero su descubrimiento paralelo.

A continuación, Thompson investigó las propiedades aislantes de varios materiales, como pieles, lana y plumas. Apreció correctamente que las propiedades aislantes de estos materiales naturales surgen del hecho de que inhiben la convección del aire. Luego hizo la inferencia un tanto imprudente e incorrecta de que el aire y, de hecho, todos los gases, eran perfectos no conductores del calor. Además, vio esto como evidencia del argumento del diseño, afirmando que la providencia divina había dispuesto que los animales tuvieran pieles de tal manera que garantizaran su comodidad.

En 1797, amplió su afirmación sobre la no conductividad de los líquidos. La idea generó considerables objeciones por parte del establecimiento científico, John Dalton y John Leslie hicieron ataques particularmente directos. Se habría necesitado instrumentación que excediera por mucho cualquier cosa disponible en términos de exactitud y precisión para verificar la afirmación de Thompson. Nuevamente, parece haber sido influenciado por sus creencias teológicas y es probable que deseara otorgar al agua un estatus privilegiado y providencial en la regulación de la vida humana.

Se le considera el fundador del método de preparación de alimentos sous-vide debido a su experimento con una paleta de cordero. Describió este método en uno de sus ensayos.

Equivalente mecánica de calor

El trabajo científico más importante de Rumford tuvo lugar en Múnich y se centró en la naturaleza del calor, que sostuvo en "Una investigación experimental sobre la fuente del calor excitado por la fricción" (1798) no era el calórico del pensamiento científico vigente en ese momento sino una forma de movimiento. Rumford había observado el calor por fricción generado por el cañón perforador en el arsenal de Munich. Rumford sumergió el cañón de un cañón en agua y dispuso una herramienta perforadora especialmente desafilada. Demostró que el agua podía hervirse en aproximadamente dos horas y media y que el suministro de calor por fricción parecía inagotable. Rumford confirmó que no se había producido ningún cambio físico en el material del cañón comparando los calores específicos del material eliminado y el restante.

Rumford argumentó que la generación aparentemente indefinida de calor era incompatible con la teoría calórica. Sostuvo que lo único que se comunicó al cañón fue el movimiento.

Rumford no intentó cuantificar más el calor generado ni medir el equivalente mecánico del calor. Aunque este trabajo tuvo una recepción hostil, posteriormente fue importante para establecer las leyes de conservación de la energía a finales del siglo XIX.

Radiación calorífica y frigorífica

Explicó el experimento de Pictet, que demuestra el reflejo del frío, suponiendo que todos los cuerpos emiten rayos invisibles, ondulaciones en el fluido etéreo. Hizo experimentos para apoyar sus teorías de la radiación calorífica y frigorífica y dijo que la comunicación del calor era el efecto neto de los rayos caloríficos (calientes) y los rayos frigoríficos (fríos) y los rayos emitidos por el objeto. Cuando un objeto absorbe radiación de un objeto más cálido (rayos caloríficos) su temperatura aumenta, y cuando absorbe radiación de un objeto más frío (rayos frigoríficos) su temperatura desciende. Véase la nota 8, "Una investigación sobre la naturaleza del calor y el modo de su comunicación" Philosophical Transactions of the Royal Society, a partir de la página 112.

Invenciones y mejoras de diseño

Sección de chimenea Rumford

Thompson fue un inventor activo y prolífico, desarrolló mejoras para chimeneas, chimeneas y hornos industriales, además de inventar la caldera doble, una cocina y una cafetera de goteo. Inventó una cafetera de percolación siguiendo su trabajo pionero con el ejército bávaro, donde mejoró la dieta de los soldados, así como su ropa.

La chimenea Rumford causó sensación en Londres cuando introdujo la idea de restringir la apertura de la chimenea para aumentar el tiro ascendente, que era una forma mucho más eficiente de calentar una habitación que las chimeneas anteriores. Él y sus trabajadores modificaron las chimeneas insertando ladrillos en el hogar para formar ángulos en las paredes laterales, y agregaron un estrangulador a la chimenea para aumentar la velocidad del aire que sube por el tiro. El efecto fue producir un flujo de aire aerodinámico, por lo que todo el humo subiría a la chimenea en lugar de demorarse y entrar en la habitación. También tuvo el efecto de aumentar la eficiencia del fuego y dio un control adicional de la tasa de combustión del combustible, ya sea madera o carbón. Muchas casas de moda de Londres se modificaron según sus instrucciones y se convirtieron en espacios libres de humo.

Thompson se convirtió en una celebridad cuando se difundió la noticia de su éxito. Su trabajo también fue muy rentable y muy imitado cuando publicó su análisis sobre el funcionamiento de las chimeneas. En muchos sentidos, era similar a Benjamin Franklin, quien también inventó un nuevo tipo de estufa de calefacción.

La retención del calor fue un tema recurrente en su obra, ya que también se le atribuye la invención de la ropa interior térmica.

Hornos industriales

Sección transversal de un horno Rumford, con la cámara de combustible a la izquierda

Thompson también mejoró significativamente el diseño de los hornos utilizados para producir cal viva, y pronto se empezaron a construir hornos Rumford en toda Europa. La innovación clave consistía en separar el combustible que se quemaba de la piedra caliza, de modo que la cal producida por el calor del horno no se contaminara con las cenizas del fuego.

Luz y fotometría

Rumford trabajó en fotometría, la medición de la luz. Hizo un fotómetro e introdujo la vela estándar, antecesora de la candela, como unidad de intensidad luminosa. Su vela estándar estaba hecha con aceite de cachalote, con especificaciones estrictas. También publicó estudios de "ilusorio" o colores complementarios subjetivos, inducidos por las sombras creadas por dos luces, una blanca y otra coloreada; estas observaciones fueron citadas y generalizadas por Michel-Eugène Chevreul como su "ley del contraste de color simultáneo" en 1839.

Vida posterior

Caricatura sacerdotal de James Gillray mostrando una conferencia de la Real Institución sobre neumáticas con Davy sosteniendo a los bellows y al Conde Rumford mirando hacia la extrema derecha. El Dr. Garnett es el profesor que sostiene la nariz de la víctima.

Después de 1799, dividió su tiempo entre Francia e Inglaterra. Con Sir Joseph Banks, estableció la Institución Real de Gran Bretaña en 1799. La pareja eligió a Sir Humphry Davy como primer conferenciante. La institución floreció y se hizo mundialmente famosa como resultado de la investigación pionera de Davy. Su asistente, Michael Faraday, estableció la Institución como un laboratorio de investigación de primer nivel, y también justamente famosa por su serie de conferencias públicas que divulgan la ciencia. Esa tradición continúa hasta el presente, y las conferencias navideñas de la Royal Institution atraen a grandes audiencias a través de sus transmisiones de televisión.

Un busto de Benjamin Thompson, Conde Rumford, en Rumford, Rhode Island.

Thompson otorgó las medallas Rumford de la Royal Society y la Academia Estadounidense de Artes y Ciencias, y otorgó la Cátedra Rumford de Física en la Universidad de Harvard. En 1803, fue elegido miembro extranjero de la Real Academia Sueca de Ciencias y miembro de la Sociedad Filosófica Estadounidense.

En 1804 se casó con Marie-Anne Lavoisier, la viuda del gran químico francés Antoine Lavoisier. (Su esposa estadounidense, Sarah, a quien abandonó al estallar la Revolución Americana, había muerto en 1792). Thompson se separó de su segunda esposa después de tres años, pero se instaló en París y continuó su trabajo científico hasta su muerte el 21 de agosto., 1814. Thompson está enterrado en el pequeño cementerio de Auteuil en París, justo enfrente de Adrien-Marie Legendre. A su muerte, su hija de su primer matrimonio, Sarah Thompson, heredó su título como Condesa Rumford.

Honores

• Coronel, King's American Dragoons.
• Caballero, 1784.
• Conde del Imperio Romano Santo, 1791.
• El cráter Rumford en la Luna es nombrado por él.
• Rumford hornear polvo (patented 1859) es nombrado por él, habiendo sido inventado por un ex profesor de Rumford en la Universidad de Harvard, Eben Norton Horsford (1818-1893), cofundador de las Obras Químicas de Rumford de la Providencia Oriental, RI.
• Cocina Rumford en la Feria Mundial de Chicago, 1893.
• Una calle en la ciudad interior de Múnich es llamada por él.
• Rumford Street (y el cercano Rumford Place) en Liverpool, Inglaterra, son tan nombrados debido a una cocina de sopa establecida al plan del Conde Rumford que anteriormente estaba en tierra adyacente a Rumford Street.
• Polonia–Lituania: Orden del Águila Blanca (1789).