Visor de obras.

     Los señores Wiedmann y Franz publicaron en 1853, en los anales de Poggendorf, el resultado de largas investigaciones sobre la conductibilidad de los metales. Con objeto de no alterar la forma de las barras metálicas abriendo en ellas cavidades, conforme lo había efectuado M. Despretz, destruyendo así parcialmente la continuidad de los metales, se valieron aquellos físicos de un procedimiento que evitaba esta causa del error. Midieron la temperatura de las barras, en sus diferentes regiones, por medio de las corrientes termo-eléctricas que se obtenían aplicando sobre éstas el punto de soldadura de un elemento de la pila termo-eléctrica de Melloni (lib. X, cap. VIII).

     Las barras metálicas eran lo más regulares posible, situándose en un espacio cuya temperatura era constante. Una de las extremidades de la barra se hallaba en comunicación con un foco de calor, y el elemento termo-eléctrico que debía estar en contacto con las barras era de cortísimas dimensiones, a fin de sustraerles muy poco calor.

     Operando así, obtuvieron los señores Wiedmann y Franz resultados que diferían notablemente de los de M. Despretz. Representando por 100 la conductibilidad de la plata, encontraron para los demás metales los números siguientes:

     Las sustancias orgánicas conducen mal el calórico, y en cuanto a las maderas, demostró M. de la Rive, de Ginebra, que su conductibilidad es mucho mayor en el sentido de las fibras que trasversalmente, y que las maderas más densas, son los mejores conductores. El salvado, la paja, la lana y el algodón, que son cuerpos poco densos, y que, por decirlo así, están formados de partes discontinuas, son muy malos conductores.

     340. Conductibilidad de los líquidos. -La conductibilidad de los líquidos es sumamente débil, según puede demostrarse por medio del siguiente experimento: Se coloca en el fondo de una vasija cilíndrica de vidrio D (fig. 228), un pequeño termóscopo B, compuesto de dos esferas de vidrio reunidas por un tubo encorvado m, en el cual hay un pequeño índice de líquido colorado. Llena luego de agua la vasija D a la temperatura ordinaria, se introduce parcialmente en dicho líquido otra vasija de hoja de lata A, en la cual se ha echado agua hirviendo o aceite a 2 o 300 grados. Nótase entonces que se calienta muy poco la esfera del termóscopo más próxima al fondo de la vasija A, pues corre una cantidad muy poco sensible el índice m; de lo cual se deduce la débil conductibilidad del agua. Igual resultado ofrecen otros líquidos.

     Efectuando la experiencia con un aparato análogo al anterior, y disponiendo una serie de termómetros, de manera que unos se encuentren debajo de otros, en toda la altura de la vasija D, encontró M. Despretz que se propaga el calor en los líquidos siguiendo la misma ley que en las barras metálicas, pero que la conductibilidad es incomparablemente más débil.

     341. Estudio de la calefacción de los líquidos. -Cuando se calientan los líquidos por su parte inferior, resulta de su débil conductibilidad, que el calor se propaga particularmente por medio de corrientes ascendentes y descendentes que se establecen en su masa. Explícanse estas corrientes, por la dilatación de las capas inferiores que, volviéndose menos densas, suben en el líquido y son reemplazadas por las superiores, más frías, y de consiguiente, más densas. Se hacen estas corrientes visibles echando en el agua aserrín, que sube y baja con ellas. Para esto se hace el experimento como lo demuestra la figura 229.

     342. Conductibilidad de los gases. -No puede apreciarse de un modo directo el poder conductor de los gases, a causa de su gran diatermancia y de la suma movilidad de sus moléculas; pero, cuando se ponen algunas trabas a sus movimientos, aparece casi nula su conductibilidad. Obsérvase, en efecto, que todas las sustancias entre cuyos filamentos queda aire interpuesto, presentan una gran resistencia a la propagación del calórico, como sucede con la paja, la plumazón y las pieles. Cuando se calienta una masa gaseosa, lo efectúa sobre todo por su contacto con un cuerpo caliente, y por las corrientes ascendentes originadas por la dilatación, de igual manera que en los líquidos.

     343. Aplicaciones. -La mayor o menor conductibilidad de los cuerpos es un manantial de numerosas aplicaciones. �Se trata, por ejemplo, de conservar por mucho tiempo caliente un líquido? Pues se le encierra en una vasija de doble cubierta, cuyo intervalo esté lleno de materias no conductoras, como aserrín, vidrio, carbón machacado o paja. El mismo sistema se utiliza para impedir que un cuerpo absorba el calórico; de suerte que, para conservar el hielo durante el verano, se le pone una cubierta o una capa de paja o de lana.

     Si en nuestras habitaciones nos parecen más fríos los embaldosados que los entarimados, es porque aquéllos conducen mejor el calórico. La sensación de calor o de frío que experimentamos al contacto de ciertos cuerpos, depende de la conductibilidad. Si su temperatura es menos alta que la nuestra, nos parecen más fríos de lo que son, a causa del calórico que nos quitan en virtud de su conductibilidad, conforme puede observarse con el mármol; y si, por el contrario, es superior su temperatura a la de nuestro cuerpo, nos parecen más calientes de lo que en realidad lo están, por el calórico que nos ceden de los diversos puntos de su masa, que es el fenómeno que nos ofrece una barra de hierro expuesta al sol.

Capítulo VIII

Calorimetría, teoría dinámica del calórico

     344. Objeto de la calorimetría; caloría. -El objeto de la calorimetría es medir la cantidad de calor que ceden o absorben los cuerpos cuando su temperatura baja o sube un número de grados conocido, o cuando cambian de estado.

     No se puede medir la cantidad absoluta de calor que pierde o adquiere un cuerpo, y sí únicamente la cantidad relativa, es decir, la relación entre la cantidad absoluta y la que pierde o absorbe otro cuerpo para producir un efecto determinado. Por eso se ha convenido en tomar como unidad de calor o caloría la cantidad de calor necesaria para elevar de cero a un grado la temperatura de un kilogramo de agua.

     345. Calórico específico. -Llámase calórico específico o capacidad calorífica de un cuerpo, la cantidad de calor que absorbe cuando se eleva su temperatura de cero a un grado, comparativamente con la que absorbería en el mismo caso un peso igual de agua. Por esta definición se ve que, en último resultado, sirve de unidad el calórico específico del agua.

     Se comprueba con la mayor facilidad que no todos los cuerpos poseen el mismo calórico específico, pues mezclando, por ejemplo, un kilogramo de mercurio a 100 grados con otro de agua a cero, sólo llega a unos tres grados la temperatura de la mezcla. Es decir, los 97 grados de calor que ha perdido el mercurio hacen subir tan sólo tres grados al mismo peso de agua. El agua absorbe, pues, en igualdad de peso, unas 33 veces más calórico que el mercurio, para una misma elevación de temperatura.

     Tres son los métodos para la determinación de los calóricos específicos, a saber: el de la fusión del hielo, el de las mezclas, y el del enfriamiento. En este último, se calcula el calórico específico de un cuerpo por el tiempo que tarda en enfriarse un número conocido de grados. Por nuestra parte, nos limitaremos a exponer los dos primeros métodos; pero ante todo conviene exponer cómo se mide la cantidad de calórico absorbida por un cuerpo de masa y calórico específico dados, cuando aumenta su temperatura cierto número de grados.

     346. Medida del calor sensible absorbido por los cuerpos. -Sean m el peso de un cuerpo en kilogramos, c su calórico específico y t su temperatura. Sirviendo de unidad la cantidad de calor necesaria para que ascienda de cero a 1 grado un kilogramo de agua, es claro que se necesitarán m unidades de éstas para elevarse de cero a 1 grado un peso de m kilogramos de agua; y para hacer subir este último peso de cero a t grados, se requerirán t veces más, esto es, mt. Supuesto que tal es la cantidad de calor necesaria para que pase de cero a t grados m kilogramos de agua, cuyo calórico específico es 1, es evidente que, para un cuerpo del mismo peso de calórico específico c, serán necesarias c veces mt o mtc. De donde se deduce que, cuando se calienta un cuerpo de cero a t grados, la cantidad de calor que absorbe puede representarse por el producto de su peso, por su temperatura y por su calórico específico. Este principio es la base de las fórmulas que van a servir para la determinación de los calóricos específicos.

     Si el cuerpo se calienta o se enfría de t a t�, grados, el calor absorbido o emitido estará igualmente representado por la fórmula m(t�-t)c, o bien m(t-t�)c.

     Recomendamos a los alumnos que se fijen mucho en estas fórmulas, porque con ellas se resuelven todos los problemas que se refieren a los calóricos específicos.

     347. Método de las mezclas. -Para calcular, por el método de las mezclas, el calórico específico de un cuerpo sólido o líquido, se le pesa o se le da una temperatura conocida, que se determina, si es sólido el cuerpo, manteniéndolo cierto tiempo en una corriente de vapor a 100 grados, e introduciéndolo luego en una masa de agua fría cuyo peso y temperatura se conozcan igualmente. De la cantidad de calor que cede el cuerpo al agua se deduce desde luego su calórico específico.

     Representemos al efecto por M el peso del cuerpo, por T su temperatura en el momento de introducirle en el líquido, y por c su calórico específico.

     Sean, de igual manera, m el peso del agua fría y t su temperatura.

     Sean, por último, m� el peso de la vasija que contiene el agua, c� su calórico específico y t su temperatura, que es evidentemente la del agua. Dicha vasija es, en general, un pequeño cilindro de plata o de latón, de paredes delgadas y pulimentadas.

     Apenas se introduce el cuerpo caliente en el líquido sube la temperatura de éste; y si representamos por q la más alta a que llegue, se ve que se enfría el cuerpo un número de grados igual a (T-q), y que pierde, de consiguiente, una cantidad de calor que tiene por medida Mc(T-q) (346). El agua y la vasija se calientan, por el contrario, un número de grados igual a (q-t), absorbiendo respectivamente las cantidades de calor m(q-t) y m�c�(q-t), supuesto que el calórico específico del agua es la unidad. La cantidad de calor que cede el cuerpo caliente, equivale por lo tanto a la suma de las cantidades absorbidas por el agua y la vasija; de manera que tenemos la ecuación

de la cual es fácil deducir el valor de c, una vez que se conozca el calórico específico c� de la vasija. Pero si no se conociese, principiaríamos por determinarle, introduciendo en el agua un cuerpo caliente de la misma materia que la vasija, y por lo tanto, del mismo calor específico. Entonces la ecuación anterior toma la forma

es decir, que sólo contiene la incógnita c�.

     Conocido ya el calórico específico de la vasija, se pasa a resolver la ecuación [1] poniendo en el segundo miembro (q-t) como factor común, y se obtiene entonces

y dividiendo los dos miembros por M(T-q), tendremos

     Frecuentemente se escribe el valor de c según esta forma: c=(m+m)(q-t)/M(T-q) [5]; haciendo m�c�=m; es decir, que m es el peso de agua que absorbería la misma cantidad de calor que la vasija, lo cual se expresa diciendo que la vasija está reducida en agua.

     Por último, a fin de prestar toda la precisión posible al método de las mezclas, hay que tener también en cuenta el calor que absorben el vidrio y el mercurio del termómetro.

     Con objeto de apreciar las pérdidas de calor originadas por la radiación en el procedimiento que acabamos de describir, se hace primero un experimento con el cuerpo mismo cuyo calórico específico se busca, con la idea de conocer de un modo aproximado el número de grados que debe ascender la temperatura del agua y de la vasija. Si dicho número es, por ejemplo, 10 grados, se enfrían la mitad el agua y la vasija, es decir, 5 grados bajo la temperatura del aire ambiente, procediéndose luego al experimento definitivo. Como aumenta entonces sensiblemente en unos 10 grados el agua, resulta que la vasija, cuya temperatura era en un principio 5 grados inferior a la del recinto, es al fin del experimento 5 grados superior. Media, pues, una compensación entre la pérdida y la ganancia de calor que provienen de la radiación durante el experimento.

     348. Aparato de M Regnault para el método de las mezclas. -La figura 230 representa el aparato que M. Regnault ha adoptado para la investigación de los calóricos específicos por el método de las mezclas.

     La pieza principal de este aparato es una estufa AA, representada en sección en la figura 231. Se compone de tres compartimientos cilíndricos: en el del centro existe suspendido, con hilos de seda, un cestito de alambre de latón, en el cual se coloca, en pedazos, la sustancia que se somete al experimento. Un termómetro T, fijo en el centro mismo de estos fragmentos, marca la temperatura. En el segundo compartimiento pp, circula una corriente de vapor que llega por un tubo e, procedente de un generador B, y se marcha luego por un tubo a a un serpentín, donde se condensa. El tercer compartimiento ee está lleno de aire, destinado a impedir la pérdida de calor. Debajo de la estufa hay una cámara K, envuelta por una doble pared EE, formando un receptáculo que se mantiene lleno de agua fría, a fin de oponerse a la trasmisión del calórico procedente de la estufa y del generador. Finalmente, el compartimiento central de la estufa está cerrado por un registro r que se abre a voluntad, y que permite entonces hacer pasar el cestito c de la estufa a la cámara K.

     Ahora bien; a la izquierda de la estufa se ve un vasito de latón D, de paredes muy delgadas, el cual está suspendido, por hilos de seda, sobre un carretoncillo que puede resbalar sobre una corredera para llegar a la cámara K. El vaso D, que se halla destinado a servir de calorímetro, está lleno de agua, y en ésta entra un termómetro t que marca su temperatura. Por último, un termómetro t�, colocado cerca de los aparatos, marca la temperatura del aire ambiente.

     Dispuesto así el aparato, cuando el termómetro T indica que el cuerpo puesto en el cestito c ha adquirido una temperatura estacionaria, lo cual ocurre pasadas dos horas y media o tres, se levanta la pantalla h, y se hace adelantar el vaso D hasta que corresponda exactamente debajo del compartimiento central de la estufa. Tirando entonces del registro r, se deja caer rápidamente, en el agua del vaso D, el cestito c y las sustancias que contiene. Retirando al momento el carretoncillo y el vaso D, se remueve el agua de éste hasta que el termómetro t quede estacionario. La temperatura que indica entonces es la que se ha representado por q en la fórmula del párrafo anterior. Conocida esta temperatura, lo restante del cálculo se verifica como ya se ha dicho. Sin embargo, se tiene en cuenta el calor cedido al calorímetro por el cestillo de latón; M. Regnault ha considerado además la que es absorbida por el medio ambiente.

     349. Método de la fusión del hielo. -El método que vamos a describir está fundado en el calórico latente absorbido por el hielo que se funde, cantidad de calor que, según veremos muy pronto (355), es de 79 unidades para un kilogramo de hielo. Lavoissier y Laplace idearon el aparato que en este método se emplea, y que se designa con el nombre de calorímetro de hielo. La fig. 232 lo representa visto por el exterior, y la 233 es un corte o una sección del mismo. Consta dicho aparato de tres cubiertas concéntricas de hoja de lata, colocándose en la del centro el cuerpo M (fig. 233), cuyo calórico específico se busca, y llenando de hielo machacado los otros dos compartimientos El hielo de la cavidad A debe fundirse por el cuerpo caliente, y el de la cavidad B se opone a la radiación del recinto sobre el aparato. Las dos llaves D y E dan salida al agua que origina la fusión del hielo.

     Cuando se quiere investigar el calórico específico de un cuerpo sólido por medio de este calorímetro, se determina primero el peso m de dicho cuerpo, en kilogramos; se le da luego una temperatura conocida t, manteniéndole por algún tiempo en un baño caliente de agua o de aceite o en una corriente de vapor; trasladándole en seguida rápidamente a la cavidad central, colocando de nuevo las cubiertas y recubriéndolas de hielo. Recógese entonces el agua que vierte la llave D, y luego que cesa la salida, se determina en kilogramos su peso P, que representa evidentemente el del hielo fundido. Supuesto que 1 kilogramo de hielo absorbe, al fundirse, 79 unidades de calor, P kilogramos han absorbido P veces 79 unidades. Por otra parte, dicha cantidad de calor es necesariamente igual a la que cedió el cuerpo M mientras se estuvo enfriando de t grados a cero, es decir, a mtc (346); porque se admite como evidente que al enfriarse un cuerpo de 1 grados a cero, cede precisamente la cantidad de calor que había absorbido para calentarse de cero a t grados. Se tiene, pues, la igualdad

     Muchísimas causas de error presenta el método del calorímetro de hielo, consistiendo la principal en que parte del agua de fusión queda adherida al hielo, de suerte que no puede evaluarse con exactitud el peso P. Además, el aire exterior que entra, en el calorímetro por las llaves, aumenta la cantidad de hielo fundido. Óbvianse en parte estos inconvenientes, sustituyendo al calorímetro el pozo del hielo, que tal es el nombre que se da a una cavidad abierta en un pedazo de hielo compacto por medio de un hierro candente, y en la cual se coloca el cuerpo cuyo calórico específico se busca, después de haberle dado una temperatura conocida (fig. 234). Trazado con esmero el orificio, se le cierra luego herméticamente con otro pedazo de hielo bien modelado, y cuando se considera que habrá llegado ya a cero el cuerpo, se saca juntamente con el agua de fusión, de suerte que, después de determinados da el peso de ésta, sólo falta sustituirlo en la fórmula anterior.

     350. -Calórico específico de los líquidos. -El calórico específico de los líquidos puede determinarse igualmente por el método del enfriamiento, por el de las mezclas, o por el del calorímetro de Lavoissier y Laplace. Sólo que en este último método es preciso encerrarlos en una vasijita de hoja de lata, o en tubos de cristal que se colocan en la cavidad M.

     Comparando entre sí los números de la tabla siguiente, se observa que el agua y la esencia de trementina tienen un calórico específico superior al de las otras sustancias, y sobre todo respecto al de los metales. Esta propiedad es general para los líquidos. Por tener el agua una capacidad calorífica tan grande, es por lo que se necesita tanto tiempo para calentarla o enfriarla, puesto que absorbe o cede entonces una cantidad mucho mayor de calor que otra sustancia, supuestas iguales la masa y la temperatura Esta doble propiedad se utiliza en el temple del acero, y en la calefacción por medio de la circulación del agua caliente, de lo cual nos ocuparemos más adelante (410).

     351. Calóricos específicos medios de los sólidos y de los líquidos, entre cero y 100�. -M. Regnault ha calculado, por el método de las mezclas y por el del enfriamiento, el calórico específico de un gran número de cuerpos. A continuación damos los que ha obtenido, por el primer método, para los cuerpos que se usan con mayor frecuencia en las artes.

     Los números comprendidos en esta tabla representan los calóricos específicos medios entre cero y 100 grados; pues, efectivamente, resulta de los estudios de Dulong acerca del calor, que los calóricos específicos aumentan con la temperatura. Los de los metales, por ejemplo, son mayores entre 100 y 200 grados, que entre cero y 100, y mayores aun de 200 a 300. Es decir, que para elevar la temperatura de un cuerpo de 200 a 250 grados, se requiere más calor que para efectuarlo de 100 a 150, y en este último caso, más que para hacerlo de cero a 50.

     En una palabra, el aumento de calórico específico con la temperatura, es tanto más sensible, cuanto los cuerpos se hallan más próximos a su punto de fusión. Por el contrario, toda acción que aumenta la densidad de los cuerpos y la agregación de sus moléculas, disminuye su calórico específico.

     En cuanto a los líquidos, su calórico específico aumenta con la temperatura con mucha más rapidez todavía que el de los sólidos. El agua debe exceptuarse, sin embargo; pues su calórico específico aumenta mucho menos que el de los otros líquidos.

     Finalmente, una misma sustancia posee mayor calórico específico en el estado líquido que en el sólido; y más todavía que en estos dos estados, en gaseoso.

     352. Ley de Dulong y Petit sobre el calórico específico de los átomos. -En 1819, Dulong y Petit dieron a conocer la ley notable, de que el producto del calórico específico de los cuerpos simples por sus pesos atómicos es el mismo para todos los cuerpos, e igual a 37; cuya ley también puede enunciarse diciendo que, para los cuerpos simples, los calóricos específicos están en razón inversa de sus pesos atómicos.

     M. Regnault, después de haber determinado con mucho cuidado los calóricos específicos de un gran número de cuerpos, ha encontrado que el producto del peso atómico por el calórico específico no es constante, como lo habían anunciado Dulong y Petit; pero que este producto varía tan sólo entre 38 y 42, variación que puede resultar de no haberse determinado los calóricos específicos a distancias iguales del punto de fusión de los cuerpos.

     M. Regnault ha formulado además las dos leyes siguientes, sobre los calóricos específicos de los cuerpos compuestos y de las aleaciones:

     1.� En los cuerpos compuestos de igual fórmula atómica, el calórico específico está en razón inversa del peso atómico.

     2.� Para temperaturas un poco distantes del punto de fusión, el calórico específico de las aleaciones es exactamente la media de los calóricos específicos de los metales componentes.

     353. Calórico específico de los gases. -Refiérese el calórico específico de los gases al del agua o al del aire; pero en el primer caso representa la cantidad de calor necesaria para elevar de 1 grado un peso dado de gas, comparativamente con la que sería necesaria al mismo peso de agua; y en el segundo, la cantidad de calor indispensable para hacer subir de 1 grado un volumen dado de gas, comparativamente con la que se necesitaría para el mismo volumen de aire.

     Cuando se consideran bajo este último punto de vista los calóricos específicos de los gases, se les puede suponer además a presión constante y a volumen variable, o bien a volumen constante según una presión variable.

     Los calóricos específicos de los gases, con relación al agua, se determinaron, en 1812, por Delaroche y Berard. Medíase al efecto la cantidad de calor que cede a un peso conocido de agua, otro también conocido de gas, que circulaba por un serpentín sumergido en el agua. Deducíase en seguida de ella el calórico específico del gas por medio de un cálculo análogo al que se efectúa para el método de las mezclas.

     Los mismos físicos determinaron los calóricos específicos de los gases, a presión constante, refiriéndolos al aire comparando entre sí las cantidades de calor cedidas a un mismo peso de agua por volúmenes iguales de gas y de aire, a la misma temperatura y a la presión atmosférica, durante todo el experimento. Después de los trabajos de Delaroche y Berard, aplicaron los señores de la Rive y Marcet, en 1835, el método del enfriamiento a la misma determinación.

     Por último, los calóricos específicos de los gases, a volumen constante, siempre con relación al aire, se han calculado por Dulong, apoyándose en una fórmula que da a conocer la velocidad de propagación del sonido en los diferentes gases.

     En virtud de los cálculos de Laplace y de Poisson, y de los experimentos de Clément y Désormes, de Delaroche y Berard, de Gay-Lussac y de Dulong, se había admitido hasta hace poco que el calórico específico de los gases a presión constante, es siempre mayor que a volumen constante. Pero en un trabajo reciente, y siguiendo un método completamente nuevo, acaba de descubrir M. Regnault que es nula o sumamente pequeña la diferencia entre estas dos especies de calórico específico.

     354. Medida del calórico latente de fusión. -Hemos visto (288) que, al pasar los cuerpos de sólidos a líquidos, hay una absorción más o menos considerable de calórico latente; pero ahora debemos manifestar cómo se mide la cantidad de calor que entonces absorbe la unidad de peso. Esta cuestión se resuelve por el método de las mezclas, apoyándose, no obstante, en el principio, evidente al parecer, de que, al solidificarse un cuerpo, cede una cantidad de calórico exactamente igual a la que había absorbido durante la fusión.

     Propongámonos, por ejemplo, determinar el calórico de fusión del plomo. Fúndese un peso M de este cuerpo, y después de averiguada su temperatura T, se le vierte en una masa de agua de meso m y temperatura t conocidas. Llamemos c al calórico específico del plomo, x al calórico de fusión, es decir, a la cantidad de calor latente absorbida por la unidad de peso al fundirse, o lo que es lo mismo, el que restituye en el momento de la solidificación, y por fin, sea q la temperatura final del agua calentada por el plomo.

     Calentándose la masa de agua de t a q grados, ha absorbido una cantidad de calórico representada por m(q-t) (346), y además, al enfriarse la masa de plomo de T a q, cedió por un concepto, una cantidad Mc(T-q), y por otro, en el momento de la solidificación emite Mx. Se tiene, pues, la ecuación

     355. Calórico de fusión del hielo. -Muchísimo interesa conocer el calórico de fusión del hielo, por las aplicaciones a que da lugar. Determínasele también por el método de las mezclas. Sean, al efecto, M un peso de hielo a cero, m otro de agua caliente a t grados, suficiente para fundir todo el hielo. Échase éste en el agua, y luego de completada la fusión, se mide la temperatura final q de la mezcla. Al enfriarse el agua de t grados a q, cedió una cantidad de calor igual a m(t-q); y en cuanto al hielo, si se representa por x su calórico de fusión, absorbe, para fundirse, una cantidad de calor Mx; pero además se calienta después de la fusión el agua formada, pasando su temperatura de cero a q grados, y absorbiendo, por lo mismo, una cantidad de calor M q. Obtiénese, por fin, la ecuación Mx+Mq=m(t-q), de la cual se deduce el valor de x.

     Por medio de este procedimiento, y evitando con el mayor cuidado todas las causas de error, encontraron los señores la Provostaye y Desains, que el calórico de fusión del hielo es 79; es decir, que un kilogramo de hielo que se funde, absorbe, en el estado de calórico latente, la cantidad de calor necesaria para elevar 79 kilogramos de agua de cero a un grado, o lo que es igual, un kilogramo de agua de cero a 79 grados.

     M. Person, que ha efectuado numerosas investigaciones sobre los calóricos latentes, ha encontrado experimentalmente los siguientes números para los calóricos latentes de varios cuerpos simples y compuestos:

     356. Medida del calórico latente de vaporización. -Hemos visto (315) que los líquidos, al evaporarse, emiten latente una cantidad muy considerable de calor, que se designa con el nombre de calórico de elasticidad o de vaporización. A fin de determinar la cantidad de calor absorbida en tal caso por la unidad de peso de los diferentes líquidos, se admite como evidente que, un vapor que pasa a líquido, deja en libertad una cantidad de calórico precisamente igual a la que había absorbido al evaporarse.

     Ahora bien, el método que se aplica es el mismo que para la determinación de los calóricos específicos de los gases con relación al del agua. La figura 235 representa el aparato en cuestión. Prodúcese el vapor en una retorta C, cuya temperatura indica un termómetro, y se dirige a un serpentín SS sumergido en agua fría, donde se condensa cediendo al serpentín y al agua de la vasija B su calórico latente. Recógese el agua que resulta de la condensación en una vasija A, y su peso da a conocer el del vapor que cruzó por el serpentín. En fin, varios termómetros, situados en la vasija B, indican la elevación de temperatura del agua.

     Ahora bien; sean M el peso del vapor condensado, T su temperatura al entrar en el serpentín, y x su calórico de vaporación. Sean, además, m el peso del agua en que se introduce el serpentín, incluyendo en él los de la vasija B y del serpentín reducidos a agua, t la temperatura inicial del agua, y q la final al terminar el experimento.

     Obsérvese, para medir el calórico, que cede el vapor, que al principio del experimento el agua de condensación sale a t grados, siendo así que al fin sale a q; de suerte que puede admitirse que, durante todo el experimento, es su temperatura un término medio entre t y q, es decir, t+q/2. El peso M de vapor ha cedido, pues, después de su condensación, la cantidad de calor M(T-t+q/2); pero, además, en el momento de su liquefacción, emite otra cantidad representada por Mx. Por otra parte, el calor absorbido por el agua fría, el serpentín y la vasija, es m(q-t), de manera que se tiene

     Esta ecuación da a conocer x. Por este medio encontró M. Despretz el número 540 para el calórico de elasticidad del vapor de agua, es decir, que un gramo de agua a 100 grados absorbe, al vaporizarse, la cantidad de calor necesaria para elevar 540 gramos de agua de cero a un grado. MM. Fabre y Silberman han encontrado 535,8.

     357. Problemas sobre los calóricos específicos y los calóricos latentes. -I. Proyectando en una vasija de vidrio que pesa 12 gramos, y que contiene 0lit.,15 de agua a 10 grados, un pedazo de hierro de 20 gramos de peso y a la temperatura de 98 grados, se nota que el agua sube a 11�,29; pídese con estos datos el calórico específico del hierro, sabiendo que el del vidrio es 0,19768.

     Este problema se resuelve por medio de la fórmula [3] del párrafo 347, reemplazando en ella las letras M, m, m�, c�, t� y q, por los números que les correspondan en el anterior enunciado; y por lo que hace al peso del agua, se obtiene sin más que observar que 1 litro de agua, pesando un kilogramo, 0lit.,15, o lo que es igual, 0lit.,150, pesa 150 gramos.

     Haciendo las sustituciones indicadas en dicha fórmula resulta

     II. Una masa de platino, de 40 gramos de peso, permanece en un horno el tiempo necesario para adquirir su temperatura; conseguido lo cual se le introduce en una cantidad de agua que pesa 84 gramos, y que marca 12 grados de temperatura, elevándose entonces 22 esta última. Se pide la temperatura del horno, sabiendo que el calórico específico del platino es 0,03243.

     Si se representa por t la temperatura que se busca, el número de unidades de calor cedidas por el platino al enfriarse de t grados a 22, es 40�(t-22)�0,03243, en virtud de la fórmula m(t�-t)c del párrafo 246. De igual manera, el número de unidades absorbidas por el agua, cuyo calórico específico es 1, para calentarse de 12 a 22 grados, es 84(22-12), o sean 840. Como la cantidad de calor absorbida por el agua es necesariamente la misma que la que perdió el platino, se tiene 40�(t-22)� 0,03243=840, de donde t=669 grados.

     Obsérvese que no es más que aproximado este valor de t, porque el número 0,03243 es el calórico específico del platino entre cero y 100 grados; pero se ha visto ya que es mayor a una temperatura más alta (351), y por consiguiente, es exagerado el número 669.

     III. Abriendo una cavidad en un pedazo de hielo, y encerrando en ella una masa de estaño que pese 55 gramos, y cuya temperatura sea de 100 grados, se desea saber cuál será el peso del hielo fundido, teniendo presente que el calórico específico del estaño es 0,05623, y el de fusión de hielo 79.

     Al enfriarse el estaño desde 100 a cero, pierde un número de unidades de calor representado por 55�100� 0,05623, siempre según la fórmula mtc (346). Como un kilogramo de hielo a cero absorbe para fundirse 79 unidades de calor (355), claro está que x kilogramos de hielo absorberán un número de unidades representado por 79�x. Tenemos, pues,

     IV. �Cuánto hielo en peso se necesitará para que 9 litros de agua bajen de 20 grados a 5?

     Sea M, en kilogramos, el peso buscado, el cual absorberá, para fundirse, un número de unidades de calor igual a 79 M (355); pero como el peso resultante de agua M se encuentra a cero en el momento de la fusión, y debe subir a 5, absorbe una cantidad de calor representada por 5 M; y de consiguiente, el calor total absorbido es 79M-+5M, u 84M. Los 9 litros de agua ceden, al enfriarse, de 20 grados a 5, la cantidad 9(20-5), o 135. De manera que resulta

     V. �Cuánto pesa el vapor de agua a 100 grados, necesario para calentar, al condensarse, 208 litros de agua desde 14 hasta 32 grados?

     Sea p este peso en kilogramos. Valiendo 540 el calórico latente del vapor de agua (356), resulta que los p kilogramos de vapor ceden, al condensarse, una cantidad de calor representada por 540�p, y dan p kilogramos de agua a 100 grados. Como se enfría luego esta agua hasta 32 grados, cede a su vez una cantidad de calor igual a p (100-32) o 68 p. Por otra parte, como los 208 litros que se calientan de 14 a 32 grados, pesan 208 kilogramos, absorben una cantidad de calor igual a 208 (32-14), o 3741 unidades: se tiene, pues,

     VI. En una vasija hay agua a 11 grados, y en otra a 91; �cuántos kilogramos habrá que tomar de ambas para formar un baño de 250 kilogramos a 31 grados?

     Si x e y son los números de kilogramos que deben tomarse respectivamente de cada vasija, tenemos, en primer lugar, la ecuación x+y=250 [1]. Se obtiene una segunda ecuación en x y en y, observando que x kilogramos a 11 grados contienen 11x unidades de calor y que y kilogramos a 91, comprenden 91y. Por otra parte, los 250 kilogramos de mezcla a 31 grados, abrazan 250�31, o 7750 unidades, de manera que resulta la ecuación 11x+91y=7750 [2].

     Resueltas las ecuaciones [1] y [2], se encuentra x=187kilog.,5 o y=62kilog.,5.

Teoría dinámica del calor

     358. Equivalente mecánico del calor. -Partiendo de la idea de que el desarrollo del calor depende de un movimiento vibratorio de las moléculas, sometido a las leyes ordinarias de la mecánica, muchísimos geómetras y físicos trabajan hace algunos años en el desenvolvimiento de una nueva teoría, que designan con el nombre de Teoría dinámica del calor, y en la cual se proponen, no sólo hacer ver que una cantidad dada de calor puede trasformarse en trabajo mecánico (395), y, recíprocamente, sino calcular además el trabajo mecánico que puede producir cierta cantidad de calor; o vice-versa, qué cantidad de calor puede originar un determinado trabajo mecánico. Se sabe efectivamente, que el calor puede producir un trabajo mecánico, conforme se nota en la expansión de los vapores y en la dilatación de los gases, y que recíprocamente es posible desarrollar calor por medio de una acción mecánica, tal como la percusión, la presión o el rozamiento (397 y 398). La teoría dinámica del calor es de actualidad, y merece llamar la atención de los físicos y de los mecánicos, porque puede introducir mejoras de la más alta importancia en las máquinas de vapor y en las de aire caliente.

     Mongolfier es, al parecer, el primer físico que ha supuesto que hay identidad de origen entre el calórico y el movimiento, en el sentido, no sólo de que el calor es causa de movimiento, y éste de aquél, sino también en el de que el calor y el movimiento son dos formas distintas, dos efectos de una sola y única causa; en una palabra, que el movimiento puede trasformarse en calor, y el calor en movimiento.

     Fundándose Mongolfier en estas consideraciones teóricas, inventó, en 1800, una máquina, que llamó piro-ariete, con la cual, según su opinión, reducía el trabajo diario de un caballo de vapor al gasto de algunos céntimos. Consistía el principio del piro-ariete en dilatar, por medio del calor, cierta cantidad de aire, siempre igual, contenida en una vasija cerrada; en utilizar este aumento de volumen y de elasticidad para elevar una columna de agua; y luego, en restituir a la misma masa de aire el calor gastado por la dilatación y convertido en efecto mecánico, a fin de devolverle la fuerza elástica perdida, y así sucesivamente.

     M. Séguin mayor, sobrino de Mongolfieri, ha presentado recientemente al Instituto de Francia (el 3 de enero de 1855) una memoria, en la cual describe una nueva máquina de vapor, fundada en las ideas teóricas arriba expuestas.

     En 1824, publicó S. Carnot una obra intitulada Reflexiones sobre la potencia motriz del fuego, que contiene varias consideraciones muy notables acerca del modo de engendrar la fuerza motriz con el calor. Posteriormente ha sido objeto de estudio la teoría dinámica de muchos sabios, y en particular de los señores Joule, Thomson y Rankins, en Inglaterra; Mayer y Clausius, en Alemania; E. Clapeyron, Reech y Regnault, en Francia.

     Carnot admitía que, en una máquina de vapor, el trabajo mecánico depende únicamente del paso del calor, en la máquina, de la caldera al condensador (388), pues la cantidad de calórico poseído por el vapor a su entrada en los cilindros, se encuentra completamente en el vapor que sale. En la nueva teoría la cantidad de calor que entra en la máquina no se conserva todo en el estado de calor, sino que desaparece parte en el trayecto, para convertirse en efecto mecánico, si bien, en todos los casos, el trabajo mecánico desarrollado es proporcional a la cantidad de calor que ha desaparecido.

     Esta teoría ha denominado M. Joule equivalente mecánico del calor, a la cantidad de trabajo que puede producir una unidad de calor, o lo que es lo mismo, la cantidad de trabajo mecánico para desarrollar una unidad de calor. Después de muchísimos experimentos, encontró M. Joule que el equivalente mecánico del calor era 424 kilográmetros; es decir, que la cantidad de calor necesaria para calentar de 1 grado 4 kilogramo de agua puede desarrollar una fuerza motriz, capaz de elevar un peso de 424 kilogramos a un metro de altura por segundo. Siéndonos imposible describir aquí los experimentos de M. Joule, remitimos al lector a los Archivos de las ciencias físicas y naturales de Ginebra (mayo de 1854, p. 37).

     Al tratar de las corrientes por inducción, daremos a conocer dos ejemplos notables de efectos mecánicos trasformados en calor, en una experiencia de inducción, de la cual somos deudores a M. Foucault, como también en los nuevos experimentos electro-magnéticos, destinados al alumbrado de los faros, en los cuales la fuerza de un caballo de vapor crea una luz eléctrica brillante.

Capítulo IX

Radiación del calórico

     359. Propagación del calórico en un medio homogéneo. -Siempre que un cuerpo se halla en un recinto cuya temperatura sea más o menos elevada que la suya, se observa que la de aquél sube o baja progresivamente hasta igualarse con la de este último; de este hecho se deduce que el cuerpo ha ganado o perdido cierta cantidad de calor que recibió de los cuerpos que lo rodean, o que cedió a los mismos. Se trasmite, pues, el calor de un cuerpo a otro, al través del espacio, de la misma manera que la luz. El calórico, que se propaga así a distancia, se designa con el nombre de calórico radiante, llamándose rayo de calor, o rayo calorífico, la línea recta que sigue el calórico al propagarse.

     También se trasmite el calor en la masa misma de los cuerpos; pero entonces es una verdadera radiación interior de molécula a molécula, fenómeno que ya hemos estudiado (339) con el nombre de conductibilidad.

     360. Leyes de la radiación. -La radiación del calórico ofrece las tres leyes siguientes:

     1.� La radiación se verifica en todas direcciones alrededor de los cuerpos. En efecto, si se coloca un termómetro en diferentes posiciones alrededor de un cuerpo caliente, indica en todas ellas una elevación de temperatura.

     2.� En un medio homogéneo se efectúa la radiación en línea recta. Porque si se interpone una pantalla en la recta que une un foco calorífico con un termómetro, deja éste de sentir la influencia de aquél.

     Pero, al pasar de un medio a otro, como por ejemplo del aire al vidrio, los rayos caloríficos, lo mismo que los luminosos, se desvían en general, constituyendo así la refracción, cuyas leyes veremos en la óptica, pues son idénticas, así para el calórico como para el lumínico.

     3.� El calórico radiante se propaga en el vacío del mismo modo que en el aire. Demuéstrase esto, fijando un pequeño termómetro en un globo de vidrio, en el cual se hace el vacío. Si se le acerca entonces un cuerpo caliente, se ve que sube el termómetro, fenómeno que sólo se explica admitiendo la radiación en el vacío; porque se ha visto (339) que no es el vidrio buen conductor en grado suficiente del calórico para que pueda operarse la propagación por las paredes del globo y por el tubo del termómetro.

     Aún no se ha determinado la velocidad de propagación del calórico, sabiéndose tan sólo que debe diferir poco de la de la luz, caso de que no sean exactamente iguales; porque la luz solar y la mayor parte de las luces artificiales van constantemente acompañadas de rayos de calor.

     361. Causas que hacen variar la intensidad del calórico radiante. -Tomando como intensidad del calórico la cantidad de calor que recibe la unidad de superficie, se encuentra que las causas que pueden modificar dicha intensidad, son tres, a saber: la temperatura del foco de calor, su distancia y la oblicuidad de los rayos caloríficos con relación a la superficie que los emite. Obsérvanse efectivamente las tres leyes siguientes en la intensidad del calórico radiante.

     1.� La intensidad del calórico radiante es proporcional a la temperatura del manantial.

     2.� Esta misma intensidad se halla en razón inversa del cuadrado de la distancia.

     3.� La intensidad de los rayos caloríficos es tanto menor, cuanto más oblicua es la dirección de su emisión relativamente a la superficie radiante.

     Demuéstrase la primera ley presentando una de las esferas de un termómetro diferencial (254) a varios focos de calor, por ejemplo, a un cubo de hoja de lata lleno sucesivamente de agua a 30 grados, a 20 y a 10 grados. Nótase entonces que, a distancias iguales, marca el termómetro temperaturas que están en la misma relación que las del cubo, por ejemplo, como 6, 4, 2 (363, 2.�).

     Para demostrar experimentalmente la segunda ley, se coloca el termómetro diferencial a cierta distancia de un foco de calor constante, y luego a otra doble, observándose que el termómetro en esta segunda posición indica una temperatura cuatro veces menor que en la primera. A una distancia triple, marca una temperatura nueve veces menor.

     Demuéstrase también esta segunda ley, apoyándose en el teorema de geometría que dice, que la superficie de una esfera crece como el cuadrado de su radio. En efecto, si se concibe una esfera hueca ab (fig. 236) de un radio cualquiera, y en su centro un foco constante de calor C, cada unidad de superficie de la pared interior recibe cierta cantidad de calor. Si se considera una esfera de radio duplo, su superficie, en virtud del teorema anterior, será cuatro veces mayor. La pared interior contendrá, pues, cuatro veces más unidades de superficie, y como no varía la cantidad de calor emitida desde el centro, es claro que cada unidad recibiría necesariamente cuatro veces menor.

     Para demostrar la tercera ley, se coloca delante de un espejo cóncavo una caja de hoja de lata mn (fig. 237), cilíndrica y de poca altura, que puede girar alrededor de un eje horizontal. La cara anterior de esta caja está cubierta de negro de humo, y sobre su borde superior existe una tubuladura que sirve para llenar la caja de agua caliente. Por último, entre la caja y el espejo hay dos pantallas H y K, con orificios circulares de igual diámetro, y que así dejan paso a un haz de rayos paralelos que se proyectan sobre el espejo.

     Sentado esto, colocando un termómetro diferencial en el foco del espejo, se da desde luego a la caja llena de agua caliente la posición vertical figurada por líneas punteadas, y se la deja así hasta que la temperatura indicada por el termómetro haya quedado estacionada, y en ambos casos se observa que el termómetro señala la misma temperatura, lo cual demuestra precisamente la ley enunciada. En efecto, en el primer caso, la porción de la superficie de la caja que envía rayos caloríficos hacia el espejo, está representada por un círculo que cuenta por diámetro ac, y que es igual, por consiguiente, a la abertura de las pantallas; en el segundo, la superficie que radia hacia el espejo es una elipse, que tiene a ab por eje mayor y al diámetro de las aberturas circulares, o sea ac, por eje menor: esta segunda superficie es, por consiguiente, mayor que la primera, y por consiguiente, emite más rayos hacia el espejo. Pero, una vez que el efecto producido sobre el termómetro no es más intenso que en el primer caso, esto nos prueba que en el segundo caso, en que los rayos son oblicuos a la superficie radiante, la intensidad es menor que en el primero, en que son perpendiculares a la misma superficie.

     Para formular esta ley, representemos por i la intensidad de los rayos perpendiculares a la superficie, y por i� la de los rayos oblicuos. Estando necesariamente estas intensidades en razón inversa de las superficies ab y ac, puesto que ambas producen el mismo efecto, resulta i��superf. ab=i�superf ac. Pero como la superficie ac no es otra cosa que la proyección de la superficie ab, se sabe, según un teorema conocido en trigonometría, que superf. ac=superf. ab sen. abc. Sustituyendo este valor en la ecuación anterior, y suprimiendo el factor común a ambos miembros, superf. ab, resulta i�=i� sen. abc; la cual nos dice que la intensidad de los rayos oblicuos es proporcional al seno del ángulo que con la dirección de los mismos hace la superficie radiante.

     362. Equilibrio movible de temperatura. -Dos son las hipótesis que se han formulado acerca de la radiación. Supónese en la primera que cuando dos cuerpos de temperatura desigual se hallan uno en frente de otro, sólo hay radiación desde el cuerpo más caliente al más frío, sin que éste emita nada hacia aquél, hasta que, bajando gradualmente la temperatura del cuerpo más caliente, se equilibre con la del más frío, cesando entonces por completo la radiación. Esta hipótesis se ha reemplazado por la siguiente, debida a Prévost, de Ginebra, que es la única admitida hoy día. Pretende dicho físico, que todos los cuerpos, sea cual fuere su temperatura, emiten constantemente calórico en todas direcciones. Entonces se nota una pérdida, es decir, enfriamiento en los de temperatura más alta, porque los rayos que despiden son más intensos que los que reciben; y por el contrario, hay absorción, es decir, aumento de temperatura, para los que la tienen menos elevada: de esta suerte llega un momento en que la temperatura es igual en ambos cuerpos; pero aún continúa, no obstante, el cambio de calórico entre los mismos, si bien cada uno recibe tanto cuanto emite; y por ser así, permanece constante la temperatura. Este estado particular se designa con el nombre de equilibrio movible de temperatura.

     363. Ley de Newton sobre el enfriamiento. -Un cuerpo situado en un recinto vacío, no se enfría o no se calienta más que por radiación, siendo así que en la atmósfera, además de ésta, existe también el contacto con el aire. En ambos casos, la velocidad en el ascenso o en el descenso de temperatura, es decir, la cantidad de calor perdida o absorbida en un segundo, es tanto mayor, cuanto más considerable sea la diferencia de temperatura.

     Newton formuló acerca de esta cuestión, la ley que sigue: La cantidad de calor que un cuerpo gana o pierde, por segundo, es proporcional a la diferencia entre su temperatura y la del recinto. Dulong y Petit han demostrado que no es general esta ley, conforme supuso Newton, y que sólo debe aplicarse a diferencias de temperatura que no excedan de 15 a 20 grados. Pasado este término, la cantidad de calor que se gana o se pierde es mayor que la que la ley indica.

     Dedúcense de la ley de Newton las siguientes consecuencias:

     1.� Cuando un cuerpo se halla expuesto a un foco constante de calor, no puede alimentar indefinidamente su temperatura, porque la cantidad de calor que recibe en tiempos iguales es siempre la misma, mientras que la que pierde crece con el exceso de su temperatura sobre la del aire ambiente. Llega, pues, un momento en que la cantidad de calor emitida es igual a la absorbida, y entonces queda estacionaria la temperatura.

     2.� La ley de Newton, aplicada al termómetro diferencial, hace ver que las indicaciones de este instrumento son proporcionales a las cantidades de calor que recibe. Sea, en efecto, un termómetro diferencial con una de sus esferas sujeta a la acción de un foco constante de calor. El instrumento indica primero temperaturas crecientes, quedando luego estacionario, según lo indica la posición fija que toma el índice. En este momento, la cantidad de calor que recibe la esfera, es igual a la que emite; pero esta última, según la ley de Newton, es proporcional al exceso de la temperatura de la esfera sobre la del ambiente; es decir, al número de grados que marca el termómetro. De consiguiente, la temperatura que marca el termómetro diferencial, es también proporcional a la cantidad de calórico que recibe.

Reflexión, emisión y absorción del calórico

     364. Leyes de la reflexión. -Cuando los rayos caloríficos caen sobre la superficie de un cuerpo, se dividen generalmente en dos partes; unos penetran en la masa del cuerpo, y los otros son repelidos por la superficie, a la manera de una esfera elástica, circunstancia que se expresa diciendo que se han reflejado.

     Si representamos por mn (fig. 238) una superficie plana reflejante, por CB el rayo incidente, por BD una línea perpendicular a la superficie que se llama normal, por BA el rayo reflejado, el ángulo CBD es el ángulo de incidencia, y DBA el ángulo de reflexión. Entendido esto, en la reflexión del calórico se cumplen lo mismo que en la de la luz, las dos leyes siguientes:

     1.� El ángulo de reflexión es igual al de incidencia.

     2.� El rayo incidente y el reflejado están en un mismo plano, perpendicular a la superficie reflejante.

     Estas dos leyes se demuestran por medio de espejos cóncavos (366).

     365. Reflexión sobre los espejos cóncavos. -Dase el nombre de espejos cóncavos, o reflectores, a unas superficies esféricas o parabólicas, de metal o de vidrio, que sirven para concentrar en un mismo punto los rayos luminosos o caloríficos.

     Sólo consideraremos los espejos esféricos. La figura 240 representa dos, y en la 239 se ve su sección por un plano que pasa por el eje. El centro C de la esfera a que pertenece el espejo, se denomina centro de curvatura; el punto A, o la parte media del reflector, es el centro de figura; y por fin, la recta AB, tirada por estos dos puntos, es el eje principal del espejo.

     A fin de aplicar a los espejos esféricos las leyes de la reflexión sobre las superficies planas, se los considera formados por una infinidad de superficies planas infinitamente pequeñas, y mediante esta hipótesis, se puede deducir, por la geometría, que las normales a estas pequeñas superficies van a concurrir todas al centro de curvatura.

     Supongamos en el eje AB del espejo MN un foco de calor bastante lejano para que podamos considerar como paralelos entre sí los rayos EK, PH..., que de él emanan. En virtud de la hipótesis anterior, que supone constituido el espejo por una infinidad de pequeños elementos planos, el rayo EK se refleja sobre el elemento K, absolutamente como sobre un espejo plano; es decir, que siendo CK la normal a este elemento, acepta el rayo una dirección KF tal, que el ángulo CKF es igual al CKE. Los demás rayos PH, GI..., que se reflejan del mismo modo, van a concurrir sensiblemente a un mismo punto F, situado en la parte media de AC, conforme se demostrará en óptica. Existe, pues, en F reunión de los rayos caloríficos, y por consiguiente, una temperatura más elevada que en los demás puntos. De aquí el nombre de foco que se ha dado a este punto. La distancia FA del foco al espejo, se llama distancia focal.

     En la figura anterior se propaga el calórico siguiendo las líneas EKF, LDF..., en el sentido de las flechas; pero, recíprocamente, si se halla en F el cuerpo caliente, se propaga el calórico según las direcciones FKE, FDL..., de suerte que los rayos emitidos del foco quedan, después de la reflexión, paralelos entre sí: de lo cual resulta que no pierde nada de su intensidad el calor trasmitido.

     366. Demostración de las leyes de la reflexión. -El experimento que sigue, efectuado la primera vez por Pictet y Saussure, en Ginebra, y conocido por el nombre de experimento de los espejos conjugados, demuestra la existencia de los focos, y a la vez las leyes de la reflexión del calórico. Hállanse dispuestos dos reflectores M y N (figura 240) a 4 o 5 metros de distancia, de manera que coincidan sus ejes. En el foco de uno de ellos, en un canastillito de alambre de hierro A, se ponen varias ascuas, y en el otro foco un cuerpo inflamable B, por ejemplo, la yesca. Los rayos emitidos por las ascuas, se reflejan primero en el espejo a que corresponde el foco A; toman, por efecto de esta reflexión, una dirección paralela al eje (365); se reflejan de nuevo sobre el otro reflector, y van a concurrir a su foco B. Así lo prueba la combustión de la yesca que se enciende en dicho punto, y no en los demás.

     Sirve este experimento además para demostrar que el calórico y la luz se reflejan siguiendo unas mismas leyes. Colócase, al efecto, en el foco A una vela encendida y en el B una pantalla de vidrio deslustrado, notándose en ésta un foco luminoso, exactamente en el sitio en donde se enciende la yesca, lo cual nos dice que el foco de calor y el de luz se forman en un mismo punto. Verifícase, pues, la reflexión en ambos casos, siguiendo las mismas leyes. Al hablar de la luz demostraremos que el ángulo de reflexión es igual al de incidencia, y que el rayo incidente y el reflejado, se encuentran en un mismo plano perpendicular, a la superficie reflejante y por lo tanto, sucede lo mismo que en el calórico.

     Los espejos cóncavos han recibido el nombre de espejos ustorios, por efecto de la alta temperatura que con ellos puede obtenerse. Refiérese que Arquímedes incendió los buques romanos delante de Siracusa, por medio de tales espejos. Buffon construyó espejos ustorios, cuya potencia prueba que es muy posible el hecho atribuido a Arquímedes, los cuales constaban de muchos espejos planos y azogados, de 22 centímetros de largo por 16 de ancho, que podían volverse con entera independencia entre sí en tal o cual dirección, de suerte que los rayos reflejados fuesen a concurrir a un mismo punto. Con 128 espejos sometidos al ardiente sol del verano, inflamó Buffon una tabla de madera sombreada, a 68 metros de distancia.

     367. Reflexión en el vacío. -El calórico se refleja del mismo modo en el vacío que en el aire, conforme se demuestra por medio del siguiente experimento, del cual somos deudores al químico inglés Davy. Dispónense debajo del recipiente de la máquina neumática dos pequeños reflectores en frente uno de otro: en uno de los focos hay un termómetro muy sensible, y en el otro foco un manantial de calor eléctrico, que consiste en un alambre de platino hecho incandescente por el paso de la corriente de una pila. Vese en seguida que sube el termómetro muchos grados a causa del calórico reflejado, pues no acusa aquél elevación alguna de temperatura, si no se encuentra exactamente en el foco del segundo reflector.

     368. Reflexión aparente del frío. -Si se disponen dos reflectores en frente uno de otro (fig. 240) y en vez de carbones incandescentes, se coloca en uno de los focos una masa de hielo, estando por ejemplo, a 12 o 15 el aire ambiente, se observa que un termómetro diferencial, fijo en el foco del segundo reflector, indica un enfriamiento de muchos grados. A primera vista parece que dependa este fenómeno de rayos frigoríficos emitidos por el hielo; pero esta reflexión aparente del frío, que tal es el nombre que recibe, se explica por la teoría que dimos (362) acerca del equilibrio de temperatura que tiende siempre a establecerse entre los cuerpos. Media un cambio de calórico de la misma manera que en la inflamación de la yesca, sin más diferencia que el cambio de condiciones, pues ahora el termómetro es el cuerpo caliente. Como los rayos que emite son más intensos que los del hielo, no hay compensación entre el calor que cede y el que recibe, originándose de aquí su enfriamiento.

     A este mismo hecho debernos referir el frío que sentimos junto a las paredes de yeso, de piedra, y en general, cerca de toda masa cuya temperatura es inferior a la nuestra.

     369. Poder reflector -Dase el nombre de poder reflector a la propiedad que poseen los cuerpos de reflejar una cantidad mayor o menor del calor incidente.

     Varía, según las sustancias, este poder, y a fin de poder estudiarle, sin necesidad de construir tantos reflectores cuantos fuesen aquéllas, puso Leslie en práctica un medio muy ingenioso (fig. 241). El manantial de calor es un cubo M lleno de agua a 100 grados; y en el eje de un reflector esférico N, entre el foco y el espejo, existe fija una lámina a de la sustancia cuyo poder reflector se busca. Con esta disposición, los rayos emitidos, y reflejados primero sobre el espejo, encuentran la lámina a, se reflejan en ella de nuevo, y van a formar un foco, entre la lámina y el espejo, en un punto donde se coloca la esfera de un termóscopo. Permaneciendo el mismo reflector y termómetro, y siendo siempre la temperatura del agua del cubo 100 grados, se observa que la del termóscopo varía con la naturaleza de las láminas a que se someten al experimento; de lo cual se deduce, no el poder reflector absoluto de un cuerpo, sino la relación de éste poder con el de otro cuerpo, tomado como término de comparación. Efectivamente, en conformidad con lo dicho (363, 2.�) acerca de la aplicación de la ley de Newton al termómetro diferencial, las temperaturas que este instrumento marca son proporcionales a las cantidades de calor que recibe. De consiguiente, si una lámina de vidrio y otra de plomo, por ejemplo, hacen recorrer al termómetro diferencial un grado la primera y seis la otra, debemos deducir que la cantidad de calor reflejada por el plomo es seis veces mayor que la que refleja el vidrio; porque siendo la misma la cantidad de calor que emana del cubo, el reflector cóncavo refleja siempre igual porción, no pudiendo depender la diferencia más que del poder reflector de las láminas a.

     Mediante este procedimiento, y representando por 100 el poder reflector del latón, tomado como término de comparación, formó Leslie el cuadro siguiente de los poderes reflectores relativos:

	Latón.	100		Tinta de China.	13
	Plata.	90		Vidrio.	10
	Estaño.	80		Vidrio impregnado de aceite.	5
	Acero.	70		Vidrio mojado con agua.	0
	Plomo.	60		Negro de humo.	0

     Estos números sólo representan el poder reflector relativo de las diferentes sustancias, relacionadas con el latón; su poder absoluto sería la relación de la cantidad de calor reflejada con la cantidad de calor recibida. Melloni ha sido el primero que ha determinado el poder reflector absoluto de cierto número de sustancias. MM. Desains y La Provostaye, que lo han determinado igualmente para diversos metales, han encontrado los siguientes resultados por medio del termo-multiplicador de Melloni, reflejando el calor, según un ángulo de 50 grados:

	Plaqué argentífero.	0,97		Acero.	0,82
	Oro.	0,95		Zinc.	0,81
	Latón y cobre.	0,93		Hierro.	0,77
	Platino.	0,83		Hierro fundido.	0,74

     No tardaremos en ver (373) las causas que respecto a una misma sustancia, hacen variar su poder reflector.

     370. Poder absorbente. -El poder absorbente de los cuerpos es la propiedad que poseen de dejar penetrar en su masa una porción mayor o menor del calor incidente. Su valor absoluto es la relación de la cantidad de calor absorbida con la cantidad de calor recibida.

     El poder absorbente de un cuerpo se halla siempre en orden inverso del reflector; es decir, cuanto más calórico refleja un cuerpo, menos absorbe, y recíprocamente, sin que por esto sean complementarios ambos poderes; esto es, que la suma de las cantidades de calor reflejado y absorbido, no representa la totalidad del calor incidente. Siempre es menor; porque en realidad se divide el calor incidente en tres partes, a saber: 1.� una que es absorbida; 2.� otra que es reflejada con regularidad, o siguiendo las leyes ya demostradas (365), y 3.� otra parte que se refleja irregularmente; es decir, en todas las direcciones, y que se designa con el nombre de calor difuso(385).

     Para determinar el poder absorbente de los cuerpos, se valió Leslie del mismo aparato que sirve para la investigación de los poderes reflectores (fig. 241), pero suprimiendo la placa a, y colocando la esfera del termóscopo en el foco mismo del reflector. Recubriendo sucesivamente de negro de humo, de barniz, de oro, de plata, de cobre, etc., dicha esfera, se nota que marca el termóscopo, bajo la influencia del manantial de calor M, una temperatura tanto más alta, cuanto más calórico absorbía la sustancia que servía de cubierta a la esfera focal. De esta suerte averiguó Leslie, que el poder absorbente de un cuerpo es tanto mayor, cuanto más débil es el reflector. Sin embargo, no es posible, en estos experimentos, deducir la relación de los poderes absorbentes de las temperaturas termoscópicas, por no ser en este punto rigurosamente aplicable la ley de Newton; pues esta ley sólo es cierta en los cuerpos cuya sustancia no varía, mientras que la cubierta que envuelve a la esfera focal, es diferente en cada observación. Pronto veremos (372) de qué manera pueden deducirse de las relaciones de los poderes emisivos las de los absorbentes.

     Aceptando como germen de calor un cubo lleno de agua a 100 grados, ha investigado Melloni, por medio de su termo-multiplicador, los poderes absorbentes relativos, que vamos a consignar.

	Negro de humo.	100		Tinta de China.	85
	Blanco de albayalde.	100		Goma laca.	72
	Cola de pescado.	91		Metales.	13

     371. Poder emisivo. -El poder emisivo de los cuerpos es su propiedad de emitir, en igualdad de temperatura y de superficie, una cantidad mayor o menor de calor.

     Sirviose también Leslie del mismo aparato (fig. 241) para la determinación del poder emisivo de los cuerpos. La esfera del termóscopo ocupa el foco mismo del reflector y las caras del cubo M se componen de diferentes metales o se cubren con diversas sustancias, como negro de humo, papel, agua, etc. Lleno el cubo de agua a 100 grados, y permaneciendo invariables todas las demás condiciones, volvía sucesivamente Leslie cada cara del cubo y anotaba las temperaturas del termóscopo. La cara cubierta de negro de humo determinaba en el foco del reflector una temperatura mucho más elevada que la que producían todas las demás, y las caras metálicas eran las que daban temperaturas más débiles. Aplicando la ley de Newton, y representando por 100 el calor emitido por el negro de humo, formó Leslie la tabla siguiente de los poderes emisivos

	Negro de humo.	100		Cola de pescado.	80
	Agua.	100		Plomo empañado.	45
	Papel.	98		Mercurio.	20
	Lacre.	95		Plomo brillante.	19
	Vidrio blanco ordinario.	90		Hierro pulimentado.	15
	Tinta de China.	88		Estaño, oro, plata, cobre, etc.	12

     Obsérvese que en este cuadro el orden de los cuerpos es precisamente inverso, de el del cuadro de los poderes reflectores. Los señores Desains y La Provostaye, empleando el termo-multiplicador, han determinado los números siguientes, como poderes emisivos de los metales, relacionados con el del negro de humo representado por 100.

	Platino laminado.	11		Oro en hojas.	4,28
	-      bruñido.	9,50		Plata virgen laminada.	3
	Plata mate depuesta químicamente.	5,36		-    bruñida.	2,50
	Cobre en láminas.	4,90		-    depuesta químicamente y bruñida.	2,25

     Estos coeficientes nos manifiestan que el poder emisivo dado por Leslie para los metales, es exagerado.

     372. Identidad de los poderes absorbente y emisivo. -No sería fácil deducir los poderes absorbentes de los reflectores, porque se ha visto (370) que no son rigurosamente complementarios el uno del otro; pero sí quedarían aquéllos determinados, caso de demostrar que son iguales, en cada cuerpo, a los emisivos. Tal es lo que Dulong y Petit han deducido del experimento que sigue. En un gran globo de vidrio, que se mantiene a cero dentro del hielo, y que lleva interiormente ennegrecidas las paredes, fijaron un termómetro a cierta temperatura, a 15 grados, por ejemplo; y luego, habiendo efectuado el vacío en el globo por medio de un tubo que le ponía en comunicación con la máquina neumática, dejaron que se enfriara gradualmente el termómetro, anotando el tiempo que tardaba en bajar de 10 a 5 grados. Repitieron luego el experimento en sentido contrario; es decir, mantuvieron las paredes del globo a 15 grados y enfriaron el termómetro a cero, resultando que el tiempo que empleaba el termómetro en subir de 5 a 10 grados, era precisamente el mismo que el que había tardado en bajar de 10 a 5. Dedúcese de aquí que, para un mismo cuerpo, y para una misma diferencia entre su temperatura y la del recinto, es igual el poder emisivo al absorbente, supuesto que son iguales las cantidades de calor emitido y absorbido en el mismo tiempo.

     373. Causas que modifican los poderes reflector, absorbente y emisivo. -Siendo iguales los poderes emisivo y absorbente, toda causa que influya sobre el primero, modificará necesariamente al segundo en el mismo sentido. En cuanto al poder reflector, supuesto que sigue un orden inverso al de los otros dos, toda causa que aumente éstos, debe disminuirle, y recíprocamente.

     Ya hemos visto que varían, según las sustancias, los diferentes poderes que nos ocupan, y que los metales son los cuerpos de más poder reflector, mientras que el del negro de humo es el más débil. Pero en un mismo cuerpo, se modifican estos poderes según el grado de pulimento, la densidad, el espesor de la sustancia radiante, la oblicuidad de los rayos incidentes, y por fin, la naturaleza del manantial.

     Durante largo tiempo se ha admitido que el poder reflector crecía de un modo general con el grado de pulimento de las superficies, y que, por el contrario, disminuían los demás poderes. Pero Melloni manifestó que, rayando una lámina metálica pulimentada, unas veces aumentaba y otras disminuía su poder reflector, lo cual se lo explicó por medio de la mayor o menor densidad que adquiere la lámina metálica reflejante. Si ésta se ha batido previamente (71), pierde la homogeneidad; las moléculas se hallan más aproximadas en la superficie que en el interior de la masa, y el poder reflector aumenta. Pero cuando se raya la superficie, la masa interior, que es menos densa, queda a descubierto, y disminuye el poder reflector. Por el contrario, en una lámina no templada y homogénea en toda su masa, aumenta el poder reflector cuando se raya la lámina con un instrumento cortante, lo cual proviene de un aumento de densidad en la superficie, ocasionado por las rayas que en ellas se han trazado.

     El espesor de las sustancias radiantes puede modificar igualmente su poder emisivo, conforme lo prueban los experimentos de Leslie, de Rumford y de Melloni. Cerciorose este último físico de que, barnizando las caras de un cubo metálico lleno de agua a una temperatura constante, crecía el poder emisivo con el número de capas de barniz, hasta 16, quedando en seguida estacionario por más capas que se añadieran. Calculó que las 16 capas formaban un espesor de ⁴/₁₀₀ de milímetro. En punto a los metales, aplicadas sucesivamente hojitas de oro de 8, 4 y 2 milésimas de milímetro a las caras de un cubo de vidrio, se notó que era la misma la disminución del calórico radiante. De aquí resulta, al parecer, que en los metales no influye el espesor de la capa radiante, por lo menos hasta el límite a que puede llegarse.

     También ha comprobado Melloni, que el poder absorbente varía con la naturaleza del foco de calor. Por ejemplo, siendo igual la cantidad de calor incidente el carbonato de plomo absorbe casi dos veces más, si es emitido por un cubo lleno de agua a 100 grados, que si lo es por una lámpara. Sólo el negro de humo absorbe constantemente la misma cantidad de calor, sea cual fuere el manantial.

     El poder absorbente varía con la inclinación de los rayos incidentes. Se encuentra en su máximum bajo la incidencia normal, y disminuye a medida que los rayos incidentes se separan de la normal. He aquí una de las razones por que el suelo se calienta más en verano que en invierno, por ser entonces menos oblicuos los rayos solares.

     Al parecer los cuerpos reducidos a polvo poseen, en general, el mismo poder emisivo; al menos, esto es lo que se observa respecto a diez y seis cuerpos, de veinte que Masson y Courtépée sometieron al experimento.

     En cuanto a los cuerpos gaseosos en combustión, su poder radiante es excesivamente débil; como se prueba aproximando la esfera de un termóscopo hacia una llama de hidrógeno, aunque la temperatura de esta llama sea muy elevada. Pero colocando en la misma una espiral de platino, acepta ésta la temperatura de la llama, y radia fuertemente según lo indica el termóscopo. Por un efecto semejante es por lo que las llamáis de las lámparas y del gas del alumbrado radian mucho más que la llama de hidrógeno, a causa del exceso de carbono que contienen, y que, no quemándose en su totalidad, queda incandescente en la llama.

     374. Aplicaciones. -Las propiedades de los diversos poderes reflejante, absorbente o emisivo que poseen los cuerpos, encuentran muchísimas aplicaciones en la economía doméstica y en las artes. Leslie había enunciado en términos generales, que los cuerpos blancos reflejaban muy bien el calórico, si bien lo absorbían débilmente, aconteciendo lo contrario respecto a los cuerpos negros. Pero este principio no es tan general como lo había admitido Leslie, según lo indica el albayalde, que aunque blanco, posee un poder absorbente tan intenso como el negro de humo (370). Por lo tanto, si se trata de elegir, por ejemplo, el traje más conveniente en invierno o en verano, debe darse la preferencia al blanco, porque su poder emisivo es menor que el del negro, y de consiguiente, se opone más, durante el invierno, a la pérdida del calor del cuerpo humano. En verano, a causa de su débil poder absorbente, absorbe menos calor de la atmósfera que el negro, y por esto parece más fresco. Tal será, sin duda, la razón que habrá guiado a la naturaleza para dar, a los animales que habitan las regiones polares, un pelaje blanco, sobre todo durante el invierno.

     Conviene que la superficie de las vasijas para calentar agua, como la de las cafeteras, sea negra y que esté sin pulimentar porque es entonces mayor el poder absorbente. El brillo que se acostumbra darles, se obtiene a expensas del combustible. Si se desea, por el contrario, conservar caliente un líquido el mayor tiempo posible, debe colocársele en una vasija metálica pulimentada y brillante, porque como es entonces menor el poder emisivo, se verifica con más lentitud el enfriamiento.

     En los Alpes, aceleran los montañeses la fusión de las nieves cubriéndolas con tierra, pues así crece su poder absorbente.

     En nuestras habitaciones debe ser negra la superficie exterior de las estufas y de los caloríferos, a fin de dar libre emisión al calórico; y al contrario, el interior de las chimeneas tendría que cubrirse de porcelana o de loza blanca y pulimentada, a fin de aumentar el poder reflector del foco hacia las habitaciones.

Trasmisión del calórico radiante al través de los cuerpos

     375. Poder diatérmano. -Existen cuerpos que dan paso al calórico radiante, de la misma manera que los cuerpos diáfanos permiten pasar la luz; pero otros en cambio se hallan privados de esta propiedad, o no la poseen sino en grado muy exiguo. Melloni dio a los primeros el nombre de diatérmanos, y a los segundos el de atérmanos. Los gases son los cuerpos más diatérmanos, y los metales, completamente atérmanos. No se crea que, a pesar de la analogía que media entre el calórico radiante y la luz, sean siempre los cuerpos trasparentes los más diatérmanos, ni que los opacos sean constantemente atérmanos.

     Prevost, en Ginebra, y Delaroche, en Francia, descubrieron, en 1811 y 1812 muchos fenómenos que presentan los cuerpos diatérmanos; pero en 1832, dio Melloni, merced a un ingenioso aparato termométrico, que luego describiremos, una teoría completa de las propiedades diatérmanas de los sólidos y de los líquidos.

     Empleó aquel físico en sus experimentos de cinco manantiales de calor, a saber: l.� una lámpara de Locatelli; es decir, sin cristal, con reflector y con una sola corriente de aire; 2.� una lámpara de Argant; esto es, con doble corriente de aire y con cristal, tales son las lámparas Carcel; 3.� un alambre de platino arrollado en hélice y mantenido al rojo blanco en la llanta de una lámpara de alcohol; 4.� un cubito de cobre ennegrecido exteriormente lleno de agua a 100 grados; 5.� y finalmente, una placa de cobre ennegrecida y mantenida a unos 400 grados por medio de la llama de una lámpara de alcohol.

     Cambiando sucesivamente las láminas diatérmanas y los focos de calor, comprobó Mellioni los hechos que vamos a exponer.

     376. Causas que modifican el poder diatérmano. -Seis son las causas que modifican el poder diatérmano, a saber:

     1.� La naturaleza de la sustancia que constituye las pantallas que atraviesa el calórico;

     2.� El grado de pulimento de estas pantallas;

     3.� Su espesor;

     4.� El número de pantallas que cruza el calórico;

     5.� La naturaleza de las pantallas que ha cruzado;

     6.� La naturaleza del foco del calor.

     377. Influencia de la sustancia de las pantallas. -Trabajando con diversos líquidos colocados sucesivamente en una vasija de vidrio, cuyas paredes opuestas eran paralelas, distando entre sí 9mm,2, y comparando las indicaciones dadas por su aparato cuando se hallaban interpuestos los líquidos con el efecto que se obtenía con el calórico directo, encontró Melloni, tomando por manantial de calor una lámpara de Argant, que, de 100 rayos incidentes:

	El sulfuro de carbono deja pasar.	63
	El aceite de olivas.	30
	El éter.	21
	El ácido sulfúrico.	17
	El alcohol.	13
	El agua azucarada o aluminosa.	12
	El agua destilada.	11

     Habiendo efectuado los mismos experimentos con diversas sustancias sólidas talladas en láminas, con un espesor constante de 2m,6, obtuvo Melloni la tabla siguiente:

	De cada 100 rayos, la sal gema deja pasar.	92
	el espato de Islandia y el vidrio de espejos.	62
	el cristal de roca ahumado.	57
	el carbonato de plomo diáfano.	52
	la cal sulfatada diáfana.	20
	el alumbre diáfano.	12
	el sulfato de cobre.	0

     De los resultados consignados en estos dos cuadros, se deduce que, varias sustancias, más o menos impenetrables a la luz, como el cristal de roca ahumado, pueden muy bien dejarse atravesar por el calórico; mientras que otras sustancias, muy poco permeables a este último fluido, como por ejemplo, el sulfato de cal, y sobre todo el alumbre, pueden ser muy diáfanas. Estos diversos experimentos conducen, pues, a admitir que no hay relación alguna entre el poder diatérmano y la traslucidez de los cuerpos.

     378. Influencia del pulimento. -El poder diatérmano de una lámina aumenta con su grado de pulimento. Por ejemplo, Melloni encontró que las indicaciones de su aparato variaban de 12 a 5 grados, con solo interponer varias pantallas de vidrio de la misma naturaleza y del mismo espesor, pero más o menos pulimentadas.

     379. Influencia del espesor. -La cantidad de calor que atraviesa una pantalla diatérmana, decrece cuando aumenta el espesor. La absorción se efectúa, en general, en las primeras capas, pues a cierta profundidad tiende el calor trasmitido a permanecer constante, caso aun de que continúe creciendo el grueso.

     Comprobó Melloni este hecho actuando con láminas de vidrio blanco, cuyos espesores eran 1, 2, 3, 4, y encontró que de cada 1000 rayos dejaban pasar 619, 576, 558, 549, números cuyas diferencias tienden a anularse.

     380.Influencia del número de pantallas. -El aumento del número de pantallas que el calórico atraviesa produce un efecto análogo al aumento de espesor; es decir, que la absorción crece con menos velocidad que el número de pantallas, o en otros términos, que la cantidad de calor absorbido decrece desde una pantalla a la siguiente.

     Además, si se hallan superpuestas muchas láminas de la misma especie, la cantidad de calor a que impiden el paso es mayor de lo que se da si constituyesen una sola placa de un grueso igual a la suma de sus espesores. Por fin, el efecto que producen varias láminas superpuestas de diversas sustancias, es independiente del orden según el cual se suceden.

     381. Influencia de la naturaleza de las pantallas ya atravesadas. -Los rayos caloríficos que han cruzado ya una o muchas sustancias, sufren una modificación, en virtud de la cual son más o menos adecuados para trasmitirse al través de nuevas sustancias diatérmanas. Por ejemplo, comparando los resultados que se obtienen con una lámpara de Argant, cuya llama esté envuelta por un tubo de vidrio, con los queda una lámpara de Locatelli sin cristal, y representando por 100 los rayos incidentes, encontró Melloni los resultados que siguen, relativamente a la cantidad de calor trasmitido por las dos lámparas:

	SUSTANCIAS.	LÁMPARA de Argant.	LÁMPARA de Locatelli.
	La sal gema deja pasar.	92	92
	El espato de Islandia y el cristal de espejos	62	39
	El cristal de roca ahumado.	57	37
	La cal sulfatada.	29	14
	El alumbre.	12	9

     Dedúcese de aquí, que el calor que ya ha cruzado en la lámpara de Argant al vidrio, se trasmite con más facilidad al través de las demás sustancias. Sólo la sal gema da siempre paso a la misma cantidad de calor incidente.

     382. Influencia de la naturaleza del manantial. -En general, la naturaleza del manantial de calor, modifica mucho el poder diatérmano de los cuerpos, conforme lo demuestran los resultados obtenidos por Melloni, al utilizar cuatro manantiales distintos. En efecto, representando también por 100 los rayos incidentes, obtuvo aquel físico los resultados consignados en el cuadro siguiente:

	SUSTANCIAS.	LÁMPARA de Locatelli.	PLATINO incandescente.	COBRE calentado a 400�.	COBRE calentado a 100�.
	La sal gema deja pasar.	92	92	92	92
	El espato de Islandia.	39	28	6	0
	El cristal de espejos.	39	24	6	0
	La cal sulfatada.	14	5	0	0
	El alumbre.	9	2	0	0

     Este cuadro demuestra, exceptuando la sal gema, que la proporción de calor trasmitida al través de los sólidos disminuye con la temperatura del foco, llegando a ser nula cuando sólo tiene este 100 grados. El mismo fenómeno se observa en los líquidos.

     383. Diferentes especies de rayos caloríficos. -Las propiedades que presenta el calor, al pasar al través de los cuerpos, indujeron a Melloni a emitir acerca del calórico una hipótesis análoga a la que hace tiempo que existe respecto a la luz. Así como Newton admitió muchas especies de luz, como son la roja, anaranjada, amarilla, verde, azul, añil y violeta, desigualmente trasmisibles al través de los cuerpos diáfanos, y que pueden combinarse entre sí o permanecer aisladas; de la misma manera admite Melloni la existencia de muchas especies de rayos caloríficos, emitidos simultáneamente, en proporciones variables por los diversos focos de calor, y dotados de la propiedad de atravesar, con mayor o menor facilidad, las sustancias diatérmanas. Poseerían, pues, éstas una verdadera coloración calorífica; es decir, que absorberían ciertos rayos dejando pasar los demás, así como un vidrio azul, por ejemplo, sólo se deja penetrar por el color azul y no por los demás colores.

     La teoría de Melloni se explica muy bien en el sistema de las ondulaciones, admitiendo que las propiedades de las diferentes especies de rayos caloríficos dependen del número distinto de vibraciones, o de ondas caloríficas de desigual longitud.

     384. Aplicaciones de los poderes diatérmanos. -Si bien no se ha efectuado aún experimento alguno directo acerca del poder diatérmano de los gases, no puede negarse que el aire es muy diatérmano, supuesto que en él se originan todos los fenómenos de calor radiante. Por efecto de su gran poder diatérmano se bailan siempre las capas superiores de la atmósfera a una baja temperatura, a pesar de los rayos solares que las cruzan.

     Por ser poco diatérmana el agua, se produce el fenómeno contrario en el seno de los mares y de los lagos. Las capas superiores son las únicas que participan de las variaciones de temperatura, siguiendo las estaciones; pues a cierta profundidad permanece constante la temperatura.

     Se han utilizado las propiedades de los cuerpos diatérmanos para separar la luz y el calor que irradian unidos de un misino foco. La sal gema, cubierta con negro de humo, detiene por completo la luz, dando paso al calórico; y por el contrario, las placas o disoluciones de alumbre detienen al calórico, dejando pasar la luz. Aplícase, con ventaja, este último procedimiento en los aparatos que se iluminan con los rayos solares o con luz eléctrica, cuando es indispensable evitar un calor muy intenso.

     El uso de campanas en los Jardines para el abrigo de ciertas plantas, está fundado en la propiedad diatérmana del vidrio (véase el cuadro anterior), pues cruzan esta sustancia los rayos solares que tienen una alta temperatura, mas no el calor radiante del suelo.

     385. Difusión. -Hemos visto ya (370) que el calor que cae sobre la superficie de un cuerpo no se refleja en totalidad, siguiendo las leyes de reflexión (366); sino que una parte lo verifica con irregularidad, es decir, en todas direcciones alrededor del punto de incidencia. Este fenómeno es el que se designa con el nombre de difusión o de reflexión irregular del calórico, dándose el nombre de reflexión regular o de reflexión especular a la que sigue las leyes citadas. Melloni fue quien descubrió el fenómeno de la difusión por la superficie de los cuerpos.

     La reflexión regular no se efectúa más que en las superficies pulimentadas: y la irregular, por el contrario, se produce en las mates o rugosas, como las de las láminas de madera, de vidrio y de metal sin pulimentar y en estado mate.

     Varía el poder difusivo, según la naturaleza del foco y de las sustancias reflectoras. Los cuerpos blancos dispersan mucho el calórico que radia de un foco incandescente; y los metales mates son aun más dispersivos que los cuerpos blancos.

Capítulo X

Máquinas de vapor

     386. Objeto de las máquinas de vapor. -Las máquinas de vapor son los aparatos que se emplean para utilizar la fuerza elástica del vapor de agua como fuerza motriz.

     En las máquinas que se emplean generalmente comunica el vapor, en virtud de su fuerza elástica, a un émbolo o pistón un movimiento rectilíneo, el cual se trasforma después en movimiento circular continuo por medio de varios órganos mecánicos.

     Las máquinas de vapor constan de dos partes muy distintas, que son: el aparato en el cual se produce el vapor, y la máquina, propiamente dicha: describiremos, desde luego, el primer aparato.

     387. Generador del vapor. -Denomínase generador o caldera el aparato en el cual se origina la producción del vapor. La figura 242 representa la forma que se da comúnmente a los generadores de las máquinas fijas, pues las calderas de las locomotoras y de los buques de vapor son muy diferentes. Consta de un largo cilindro de palastro, cuyos extremos son hemisféricos existiendo en su parte inferior otros dos cilindros también de palastro, pero de menor diámetro, que comunican con la caldera por medio de dos tubos. Los dos cilindros, a los cuales nos contraemos y de los que uno tan sólo es visible en el dibujo, se denominan hervideros: sobre ellos actúa directamente el fuego del hogar, encontrándose en su totalidad llenos de agua siendo así que el nivel de este líquido en la caldera sólo se eleva a una altura algo superior a la que determina su centro.

     Debajo de los hervideros se encuentra la hornilla alimentada con hulla o con madera. Los productos de la combustión, después de haber circulado alrededor de los hervideros y de la caldera, pasan a la atmósfera por una chimenea a la cual se da generalmente una gran altura, con el fin de activar el tiro que establece.

     La descripción que insertamos a continuación nos dispensa entrar en mayores detalles respecto a las calderas de vapor.

Explicación de la figura 242.

	A	Tubo que conduce el vapor al tubo c de la caja de distribución de la máquina (fig. 244).
	B	Tubo que conduce el vapor a un manómetro que indica la tensión del vapor en el interior de la caldera.
	C	Tubo que sirve para la introducción del agua en la caldera.
	D	Silbato de alarma, denominado así, porque avisa cuando no hay bastante agua en la caldera, circunstancia que puede cansar una explosión en el momento de entrar el agua, porque, encontrándose enrojecidas las paredes, se forma al instante un exceso de vapor al penetrar aquélla. Mientras que el nivel en la caldera no ha descendido en demasía, no pasa el vapor al silbato; pero si desciende aquél a un punto inferior a la altura a que debe conservarse, un pequeño flotador que no se ve en el grabado, y que cierra el pie del silbato, baja y deja salir al vapor. Al escaparse éste, pasa rasando los bordes de un disco metálico, originando un sonido agudo, que con frecuencia se oye en los caminos de hierro.
	F	Flotador destinado a indicar el nivel del agua en la caldera. Consta de una piedra rectangular, inmergida parcialmente en el agua, como se ve por la rotura practicada en la pared del generador. Esta piedra, que se halla suspendida en el extremo de una palanca, permanece en equilibrio por la pérdida de peso que experimenta en el agua y por efecto de un contrapeso p. Mientras que el agua se eleva a la altura necesaria, permanece horizontal la palanca que sostiene al flotador; pero se inclina hacia F cuando no hay bastante agua, y en sentido contrario, si existe demasiada. En ambos casos estas dos indicaciones sirven para regular convenientemente la introducción del agua de alimentación.
	G	Generador cilíndrico de palastro, completamente cerrado.
	H	Hervideros, de los cuales existen dos situados a una misma altura.
	O	Conducto de la chimenea.
	P	Peso que actúa sobre la válvula de seguridad.
	p	Contrapeso del flotador.
	R	Puerta del hogar.
	S	Válvula de seguridad, la cual hemos descrito ya al hablar de la marmita de Papín (314).
	T	Orificio para la limpieza y reparación de la caldera.

     388. Máquina de doble efecto, o máquina de Watt. -Dase el nombre de máquina de vapor de doble efecto a aquélla en la cual actúa el vapor alternativamente en las dos caras del émbolo. Se denomina igualmente máquina de Watt, porque corresponde su construcción al sistema que había adoptado este ilustre ingeniero.

     Demos primero una idea del conjunto de esta máquina, pasando después a describir en particular cada una de sus piezas. A la izquierda del dibujo (fig. 243) existe un cilindro de hierro fundido, al cual pasa el vapor que produce la caldera; y merced a la parte desprendida de la pared del mismo, se nota el émbolo o pistón sobre el cual actúa el vapor alternativamente por su cara superior e interior, con objeto de hacerle subir y descender. Por su vástago A trasmite el émbolo su movimiento alternativo a una gran palanca de hierro fundido L, denominada balancín, y sostenida por cuatro columnas también de fundición. El balancín trasmite su movimiento a una larga barra de hierro fundido I, que es la biela o barra de conexión que se articula con un manubrio K, comunicándole un movimiento continuo de rotación. Este manubrio se fija a un árbol horizontal de fundición llamado árbol motor, que gira con él, el cual, por medio de ruedas de engranaje o de correas sin fin, va a comunicar el movimiento a diversos mecanismos, tales como sierras, tornos, laminadores, máquinas de hilar, etc.

     A la izquierda del cilindro se encuentra la caja de distribución, desde la cual, por medio de un mecanismo que describiremos en breve (389), actúa alternativamente el vapor, sobre la cara superior e interior del émbolo. Pero como es de todo punto indispensable que, después de haber actuado el vapor sobre cada una de las caras del émbolo, desaparezca del cilindro, porque de no ser así, existiría una presión en los dos sentidos y el émbolo permanecería en equilibrio, es preciso que el vapor, después de haber trabajado sobre el émbolo, pase a la capacidad O, que contiene agua fría y que se denomina el condensador. En dicho receptáculo el vapor se condensa casi completamente, y la presión cesa respecto a la parte del cilindro que comunica con el condensador, con lo cual se consigue que no existiendo presión más que sobre una de las caras del émbolo, pueda éste efectuar su movimiento de ascenso o de descenso.

     Reposa el empleo del condensador sobre un principio relacionado con la teoría del vapor, del cual somos deudores a Watt, y que dice, que cuando dos vasos que comunican entre sí, y que contienen vapor en estado de saturación, poseen diferentes temperaturas, la tensión es la misma en los dos vasos, correspondiendo ésta a la temperatura del vaso más fría (305).

     Como se calienta rápidamente el agua del condensador por efecto de la liquefacción de los vapores, es preciso renovarla con frecuencia, lo cual se obtiene mediante dos bombas. Una de ellas, FM, que se denomina bomba de aire, aspira del condensador el agua caliente que contiene, al mismo tiempo que el aire disuelto en el agua de la caldera que pasa unido con el vapor al cuerpo del cilindro y al condensador. La otra bomba, HR, a la cual se le da el nombre de bomba de pozo, aspira de uno de éstos, o de un río, el agua fría, que es inyectada en el condensador por la presión atmosférica.

     La tercera bomba, GQ, es la bomba alimenticia, la cual inyecta en el generador el agua caliente aspirada del condensador, obteniéndose así una economía en el consumo de combustible.

Máquina de vapor de doble efecto.

(Explicación).

	A	Vástago del émbolo que se articula con el paralelogramo, y que sirve para transmitir al balancín el movimiento alternativo del émbolo.
	B	Varilla fija en el cilindro para sostener el brazo de retorno C.
	C	Doble brazo de retorno, que dirige el movimiento del paralelogramo.
	D, D, E	Varillas que forman con la extremidad del balancín un paralelogramo articulado, al cual se fija el vástago del émbolo, y que reconoce por objeto conservar a este vástago un movimiento rectilíneo durante su curso.
	F	Vástago de la bomba de aire, que extrae el aire y el agua caliente del condensador.
	G	Vástago de la bomba alimenticia que inyecta en la caldera por el tubo S, el agua caliente aspirada del condensador.
	H	Vástago de la bomba del pozo que sirve pare elevar el agua fría necesaria para la condensación.
	I	Barra de conexión o biela, que trasmite el movimiento del balancín al manubrio.
	K	Manubrio que trasmite el movimiento de la biela al árbol motor.
	L	Balancín móvil en su parte media sobre dos gorrones. Trasmite el movimiento del émbolo a la barra de conexión.
	M	Cilindro de la bomba de aire que comunica con el condensador O.
	N	Depósito por el cual pasa el agua caliente que aspira del condensador la bomba de aire.
	O	Condensador lleno de agua fría, en el cual se liquida el vapor después de haber actuado sobre el émbolo.
	P	Émbolo metálico móvil en un cilindro de hierro fundido. Este émbolo es el que recibe directamente la presión del vapor y el que trasmite el movimiento a todas las piezas de la máquina.
	Q	Depósito de aire (191) de la bomba impelente alimenticia que dota de agua a la caldera.
	R	Depósito de agua fría de la bomba del pozo.
	S	Tubo que conduce al generador el agua caliente inyectada por la bomba alimenticia.
	T	Tubo que conduce del depósito R al condensador el agua fría aspirada por la bomba del pozo.
	U	Tubo que conduce el vapor desde el cilindro al condensador, después de haber actuado sobre el émbolo.
	V	Gran rueda de hierro fundido denominada volante, que gira con el árbol motor y que sirve para regular el movimiento, en virtud de su inercia, en particular cuando el émbolo se halla en la parte alta y en la inferior de su curso.
	Y	Palanca acodillada que trasmite el movimiento del excéntrico c a la caja de distribución.
	Z	Barra del excéntrico.
	a	Orificio que comunica, o con la parte superior, o con la inferior del cilindro, y que sirve para dar paso al vapor a fin de que vaya por el tubo M al condensador.
	b	Varilla que trasmite el movimiento a la caja de distribución, la cual sirve para que llegue el vapor unas veces encima y otras debajo del émbolo, y que describiremos en el artículo Distribución del vapor.
	c	Orificio por el cual llega el vapor del generador a la caja de distribución.
	d	Caja de estopa, en la cual resbala el vástago del émbolo sin dar paso al vapor.
	e	Excéntrico fijo en el árbol motor: gira en un collar al cual se une la barra z.
	m	Varilla que enlaza la varilla b de la válvula con la palanca acodillada Y y con el excéntrico.

     En la figura 243, la parte inferior del dibujo no representa enteramente la disposición que comúnmente se da a las bombas, al depósito de agua caliente y al de agua fría. Las modificaciones del grabado se han hecho con la idea de que se comprenda mejor cómo funcionan estas piezas y cómo se enlazan entre sí.

     389. Distribución del vapor; excéntrico. -La figura 244 representa los pormenores de la distribución del vapor. Un tubo c, que comunica con la caldera, conduce el vapor a una caja rectangular de hierro fundido fija en el cilindro. En el espesor de la pared de este último hay tres orificios u, n, a: por un conducto interno comunica el primero con la parte superior del cilindro; el segundo con la inferior, y el tercero a con un orificio r que se dirige al condensador. Sobre los tres orificios resbala una pieza t, llamada corredera o válvula en forma de D, fija por una varilla b articulada en m con un eje mayor d, a fin de recibir con él un movimiento de vaivén de una palanca angular y o S, que se encuentra ajustada en el excéntrico. Cuando la válvula ocupa la parte superior de su curso, como indica la figura, penetra el vapor por el orificio n y pasa a la parte inferior del cilindro, mientras que, por cerrar aquélla el orificio u, no puede penetrar por él el vapor; pero el vapor que se halla encima del émbolo se dirige por el mismo orificio n y por el a a la cavidad r, por la cual pasa al condensador. En este caso el émbolo sólo se encuentra impelido de abajo hacia arriba, y asciende por lo tanto.

     Por el contrario, si se encuentra la válvula en el punto inferior de su curso, el orificio u es el que da entrada al vapor y el n el que le deja paso para dirigirse al condensador; por lo tanto, desciende el émbolo, aconteciendo lo propio cada vez que varía de posición la válvula.

     El movimiento de vaivén que acepta la válvula procede del excéntrico. Tal es el nombre que se da a una pieza circular E, fija en el árbol motor A, pero de modo que su centro no coincida con el eje de dicho árbol. El excéntrico se halla envuelto por un aro C, en el cual gira, a rozamiento suave, ajustándose en el mismo las varillas ZZ. Acepta el aro, sin girar, el movimiento del excéntrico, y recibe de él, en la dirección horizontal, un movimiento alternativo que comunica a la palanca S o y, y ésta a su vez a la válvula.

     390. Máquina de simple efecto. -Se denomina máquina de simple efecto aquélla en la cual sólo actúa el vapor en la cara superior del émbolo, exigiendo para el ascenso de éste, la acción de un contrapeso colocado en la otra extremidad del balancín. Estas máquinas, que apenas se emplean hoy día, se aplicaron especialmente en un principio por Watt al movimiento de las bombas que se utilizan para el agotamiento de las minas. En este caso son preferibles, por su sencillez, a la máquina de doble efecto, y así es que aún se emplean en el condado de Cornualles, en Inglaterra.

     La fig. 245 representa la sección de una máquina de simple efecto. El balancín BB es de madera: existen en su extremidad unos arcos de círculo, en los cuales se arrollan dos cadenas, sujeta una de ellas al vástago del émbolo P, sobre el cual obra el vapor, y la otra al vástago de la bomba de desagüe. A la derecha del cilindro A se encuentra la caja de distribución C, a la cual llega el vapor de la caldera por el tubo T. Un vástago vertical d mueve tres válvulas m, n y o; la m y la o se abren de abajo hacia arriba, y la n de arriba hacia abajo.

     Estando abiertas las válvulas m y o, conforme indica el dibujo, llega directamente el vapor de la caldera, por el tubo T, al émbolo P, mientras que el que se encuentra debajo pasa al condensador N por el conducto M; en cuyo caso desciende el émbolo. La varilla que mueve las válvulas m, n o se encuentra unida con una palanca angular dck, móvil en una charnela c. Esta palanca angular es la que abre y cierra las válvulas. Al efecto, una varilla F, fija en el balancín, posee dos topes a y b, por medio de los cuales choca con la extremidad k de la palanca angular. En la fig. 245, por efecto de la disposición de las válvulas, desciende el émbolo y con él la varilla F; de consiguiente, el tope b choca con la palanca y la hace descender al mismo tiempo que a la varilla dmo, cerrándose entonces las válvulas m y o, y abriéndose la n. En este momento se interrumpe la comunicación con la caldera y con el condensador; pero el vapor que acaba de hacer descender al émbolo, pasa libremente a la parte inferior por el conducto C. Como entonces oprime por igual las dos caras del émbolo, se equilibra, subiendo de nuevo el émbolo en virtud de la tracción que ejerce el peso Q; operación que requiere poca fuerza, porque la bomba de desagüe, cuyo eje se fija en el peso Q, sólo exige un esfuerzo cuando asciende su émbolo. En el momento en que el pistón P llega a la parte superior de su curso, el tope a choca a su vez contra la palanca k, levanta a varilla dmo, y el vapor actúa de nuevo sobre el émbolo, el cual principia a descender, continuando de esta suerte sus movimientos.

     391. Locomotoras. -Llámanse máquinas locomotoras, o simplemente locomotoras, las máquinas de vapor que, montadas sobre el armazón de un carruaje, se mueven por sí mismas, trasmitiendo el movimiento a las ruedas.

     En las locomotoras se suprimen el paralelogramo, el balancín y el volante de las máquinas fijas; encontrándose también completamente modificada la forma de la caldera. Las partes principales de que constan son las siguientes: el bastidor, la caja de fuego, el cuerpo cilíndrico de la caldera, los cilindros de vapor con sus válvulas, las ruedas motoras y las que se contraen a la alimentación del generador.

     El bastidor es un marco de madera de roble, sostenido por los ejes de las ruedas, y que sirve de apoyo a su vez a todas las partes de la máquina. La fig. 246 representa al maquinista que dirige la locomotora, subido sobre la plataforma de palastro que cubre al bastidor, en el momento de ir a abrir el regulador de admisión del vapor 1, situado en la parte superior de la caja de fuego Z. En la parte inferior de ésta se encuentra el hogar, desde el cual la llama y los productos de la combustión pasan a la caja de humo Y, y luego al tubo de la chimenea, después de haber cruzado 125 tubos de cobre que se hallan completamente sumergidos en el agua de la caldera.

     La caldera que enlaza la caja de fuego con la de humo, es de palastro, de forma cilíndrica, de un metro de diámetro, encontrándose cubierta de duelas de caoba que, por su débil conductibilidad, se oponen al enfriamiento. Al salir de la caldera pasa el vapor a los dos cilindros situados a cada lado de la caja de humo. En ellos, por medio de una distribución análoga a la ya descrita (389), obra alternativamente sobre las dos caras de los émbolos, cuyos vástagos trasmiten el movimiento al eje de las ruedas motoras. No se ve esta distribución en el grabado, porque se encuentra en la parte inferior del bastidor entre los dos cilindros. Después de haber actuado el vapor sobre los émbolos, se desprende por la chimenea aumentando así su tiro. La trasmisión del movimiento de los émbolos a las dos ruedas motoras se efectúa por dos bielas o barras de conexión que, por medio de manivelas, ligan los vástagos de los émbolos con el eje de dichas ruedas. En cuanto al movimiento alternativo de la válvula en la caja de distribución de cada uno de los cilindros, se obtiene por medio de excéntricos, colocados sobre el eje de las dos ruedas motoras.

     La alimentación, es decir, la renovación del agua en la caldera, se obtiene por dos bombas aspirantes e impelentes, situadas debajo del bastidor y movidas por excéntricos. Estas bombas aspiran el agua, por medio de tubos de comunicación, de un depósito situado en el ténder, nombre que se da al carruaje que sigue inmediatamente a la locomotora, y que trasporta el agua y el carbón necesarios para un recorrido determinado.

     La explicación que acompaña al grabado nos ahorra el entrar en mayores detalles.

Locomotora de cúpula o receptáculo de vapor.

	A	Tubo de cobre que recibe el vapor por su extremidad I, y que se bifurca en el otro extremo, para conducirle a los dos cilindros que contienen los émbolos motores.
	B	Mango de la palanca que sirve para cambiar la dirección de la marcha de la máquina. Trasmite el movimiento a la barra C, la cual lo comunica a la distribución.
	C	Barra del aparato anterior para cambiar la marcha.
	D	Parte inferior de la caja de fuego que contiene las rejillas del fogón.
	E	Tubo de escape del vapor luego que ha actuado sobre los pistones.
	F	Cilindro de fundición que contiene un émbolo motor. A cada lado de la locomotora existe uno análogo. Con objeto de que se vea el émbolo, está entreabierto el cilindro en la figura, que describimos.
	G	Vástago que sirve para abrir la corredera I, a fin de que pase el vapor al tubo A. En el grabado tiene en la mano el maquinista la palanca que hace girar este vástago.
	H	Llave para vaciar la caldera.
	I	Regulador que se abre y se cierra a mano, para la toma o introducción del vapor.
	K	Gran biela motora ahorquillada, que reúne la extremidad del vástago del pistón con el manubrio M de la rueda motora.
	L	Lámpara y reflector que sirve para indicar, la aproximación de la locomotora, durante la noche.
	M	Manivela que trasmite al eje de la rueda motora el movimiento del émbolo.
	N	Botón para enganchar el ténder. Puerta del fogón por el cual el fogonero introduce el coke.
	P	Émbolo metálico cuyo vástago se articula con la barra K.
	Q	Tubo de la chimenea por la cual se escapan el humo y el vapor de los cilindros.
	R,R	Tubos que conducen el agua del ténder a dos bombas impelentes que alimentan la caldera, pero que no se ven en el dibujo.
	S	Palanca que barre las piedras o cualquier otro obstáculo que exista en la vía.
	T,T	Resortes que sustentan la caldera.
	U,U	Rails o barras de hierro que, apoyadas sobre cojinetes, reposan sobre traviesas de madera.
	V	Bastidor o macizo de la caja de estopa de los cilindros.
	X,X	Cuerpo cilíndrico de la caldera, cubierto de duelas de caoba que disminuyen la pérdida de calor por su débil conductibilidad. Vese debajo del tubo A hasta qué punto asciende el nivel del agua en la caldera. En el centro mismo del agua existen los tubos de cobre a, al través de los cuales pasan los productos de la combustión para dirigirse a la caja de humo.
	Y	Caja de humo donde terminan los tubos a.
	Z,Z	Caja de fuego con cúpula o receptáculo para el vapor.
	a	Tubos de cobre en número de 125, abiertos por sus dos extremos. Terminan por un lado en la caja de fuego, y por el otro en la de humo. Estos tubos trasmiten el calor del hogar al agua de la caldera, y la vaporizan.
	b	Sector-guía situado al lado de la caja de fuego que posee varias muescas, en las cuales puede engranar el brazo de la palanca B. La muesca extrema anterior, corresponde a la marcha hacia adelante; la extrema posterior, a la marcha hacia atrás, y la de en medio es un punto muerto. Las muescas intermedias entre ésta y las extremas, regulan la expansión para la marcha hacia adelante o hacia atrás.
	c	Cajas que contienen resortes espirales que regulan el juego de las válvulas de seguridad i.
	g	Silbato de alarma que se oye a unos 2000 metros.
	i	Válvulas de seguridad.
	m,m	Estribos para subir a la locomotora.
	n	Tubo de cristal situado delante del maquinista para indicar el nivel del agua en la caldera, con la cual comunica por sus dos extremos.
	r,r	Guías que mantienen en línea recta el movimiento de la cabeza del émbolo.
	t,t	Llaves para purgar, después de dispuesto el tren y de calentados los cilindros.
	v	Varilla que trasmite el movimiento a las llaves de purgar.

     392. Máquinas de reacción; eolípila. -Se denominan máquinas de reacción, unas máquinas en las cuales actúa el vapor por reacción, a la manera del agua en el molinete hidráulico (85). La idea de estas máquinas es muy antigua, pues ciento veinte años antes de Jesucristo, Heron de Alejandría, el inventor de la fuente que conserva su nombre, describió el siguiente aparato, conocido con el nombre de eolípila de reacción.

     Consiste en una esfera hueca de metal (fig. 247), que puede girar alrededor de dos gorrones. En las extremidades de un mismo diámetro se ven dos tubos agujereados lateralmente, y en sentido contrario, que dan paso al vapor. Para introducir el agua en la esfera, se principia por calentarla, a fin de enrarecer el aire; luego se introduce en agua fría, con lo cual el aire se contrae y penetra el líquido en la esfera. Calentando entonces el aparato hasta la ebullición, el vapor que se desprende le imprime un movimiento de rotación muy rápido, debido a la presión del vapor sobre la pared opuesta al orificio de salida.

     Se han efectuado diversas tentativas con objeto de utilizar en grande escala la reacción del vapor como fuerza motriz. También se ha ensayado el hacerle obrar por impulsión, dirigiendo un chorro de vapor sobre la paleta de una rueda giratoria; pero en estos diversos procedimientos, el vapor dista mucho de ofrecer el efecto útil que se obtiene haciéndolo actuar por expansión sobre un émbolo.

     393. Máquinas de baja, de alta y de mediana presión. -Se dice que una máquina es de baja presión, cuando la tensión del vapor no pasa de 1 atmósfera y ¹/₄; de mediana presión, si esta presión se halla comprendida entre 1 ¹/₄ y 4 atmósferas, y de alta presión, si es superior a 4 atmósferas.

     394. Máquinas con expansión y sin ella. -Si el vapor funciona de lleno sobre el émbolo durante todo su curso, no varía su fuerza elástica y se dice que el vapor obra sin expansión; pero si, merced a una disposición adecuada de la válvula, cesa de llegar vapor sobre el émbolo, cuando sólo se encuentra éste a los dos tercios o a los tres cuartos de su curso, entonces es la máquina de expansión; es decir, que, en virtud de su fuerza expansiva, debida a su alta temperatura, continúa obrando sobre el émbolo, y acaba de hacerle recorrer su curso. De aquí la distinción de máquinas con expansión y sin expansión.

     Por último, se denominan máquinas de condensación las que poseen un condensador para la liquefacción del vapor que ha obrado sobre el émbolo; y máquinas sin condensación, las que carecen de condensador, como son las locomotoras.

     395. Caballo de vapor. -En mecánica aplicada, se entiende, por trabajo mecánico de un motor, el producto por esfuerzo que ejerce, por el camino recorrido por éste, y se toma como unidad de trabajo mecánico, el kilográmetro, o sea el trabajo necesario para elevar 1 kilogramo a 1 metro de altura en 1 segundo.

     En la medida del trabajo de las máquinas de vapor, sirve de unidad el caballo de vapor, que representa el trabajo necesario para elevar 75 kilogramos a 1 metro de altura en un segundo, es decir, que equivale a 75 kilográmetros. De consiguiente, una máquina de 40 caballos es la que puede elevar, de una manera continua, 40 veces 75 kilogramos, o 3000 kilogramos, a 1 metro de altura segundo. El trabajo de un caballo de vapor es casi doble del de un caballo ordinario de tiro.