Física para candidatos a presidente

Hace unas semanas se volvieron a celebrar elecciones en España. Por segunda vez en seis meses. Antes de Navidad hubo otras, pero los partidos que salieron elegidos no se pusieron de acuerdo para formar gobierno y ha sido necesario volver a convocar elecciones. El resultado ha sido similar y de nuevo, parece que no habrá acuerdo entre los partidos.
Antes de las primeras elecciones, se celebró un debate entre algunos de los candidatos a la presidencia del gobierno de España. La palabra ciencia salió en ese debate poco, por no decir nada, y cuando apareció iba acompañada del prefijo "pa". A pesar de que todos los partidos llevan en su programa un apartado dedicado a la ciencia diciendo las maravillas que van a hacer (siempre en futuro), lo cierto es que pocos políticos hay que tengan formación científica...

Al comienzo de la crisis, allá por 2008, la Universidad de Berkeley editó un libro que llevaba por título "Physics for future presidents", título que hasta nuestros políticos son capaces de traducir. No estaría mal que los candidatos siguiesen las clases del profesor Richard A. Muller en la Universidad de Berkeley, están colgadas en la red (os dejamos el enlace al final por si algún candidato quiere matar el tiempo entre negociación y negociación), pero nos conformamos con que tengan unas nociones sencillas que pueden serles útiles en su día a día.

Y vamos a empezar hablando de Termodinámica.

Y os preguntaréis: ¿Qué tiene que ver la Termodinámica con la política? Bueno, lo primero puede que sea ¿qué es la Termodinámica? La Termodinámica es una parte de la Física que se encarga de estudiar los fenómenos relacionados con el calor y la temperatura. No nos referimos al calor que hace en verano y las temperaturas tan altas que tenemos en algunos lugares. La Termodinámica estudia los fenómenos en los que hay transformaciones energéticas y sus efectos sobre los estados de la materia.
De la denominada Física Clásica, es la parte más joven ya que su desarrollo tuvo lugar durante el siglo XIX y surgió cuando, debido al desarrollo de los motores térmicos (la máquina de vapor), se hizo necesario estudiar la producción de trabajo mecánico a partir de fuentes de calor, es decir, cómo se convertía el calor en trabajo aprovechable en una máquina.
Con el tiempo, su campo de acción se ha ido extendiendo y hoy día tiene una amplia aplicación en muchas ramas, no solo de la Física, sino también de la Química y de otras ciencias.
En su desarrollo a lo largo de sus dos siglos de existencia han intervenido físicos muy importantes y conocidos como Lord Kelvin, James Clerk Maxwell, Ludwig Boltzmann, Max Planck, Albert Einstein,...
La Termodinámica se basa en varias leyes empíricas fundamentales que se toman como principios. Leyes empíricas significa que son leyes deducidas a partir de experimentos y que no hay ningún experimento hasta la fecha que las contradiga. Partiendo de estas leyes o principios se deduce toda la teoría. A Albert Einstein esta forma de elaborar la teoría le maravillaba y se basó en ella para establecer su Teoría de la Relatividad.
En esta entrada nos vamos a centrar en dos de los principios en los que se basa la Termodinámica: el principio cero y el primer principio. El conocimiento de ambos y su aplicación deberían ser obligatorios para cualquier aspirante a político.
Empezaremos definiendo la Temperatura de un cuerpo como la medida del grado de calor o frío que tiene dicho cuerpo. Es decir, la temperatura nos indica cómo de caliente o de frío se encuentra un cuerpo. Para establecer una escala de temperatura utilizamos lo que se llaman propiedades termométricas. Estas son propiedades que varían cuando cambia la temperatura del cuerpo como pueden ser la longitud, la densidad, el volumen,...
Una vez que tenemos definida una escala de temperatura usando alguna de las propiedades termométricas de los cuerpos, podemos saber qué cuerpos están más fríos y cuáles más calientes. La experiencia nos dice que si colocamos juntos dos cuerpos a distinta temperatura y dejamos que pase un tiempo suficiente, los dos cuerpos acabarán a la misma temperatura. Decimos entonces que los dos cuerpos están en equilibrio térmico.

El principio cero de la Termodinámica nos dice: Si dos cuerpos están en equilibrio térmico con un tercero, entonces están en equilibrio térmico entre si.

Para que se alcance el equilibrio térmico es necesario que haya una transferencia de energía de unos cuerpos a otros. A la energía que se transfiere entre dos cuerpos por estar estos a distinta temperatura se le llama Calor y se representa por la letra Q.

En Termodinámica al total de la energía que tiene un cuerpo se le llama Energía Interna y se representa con la letra U. Esta energía interna es la suma de todas las energías que pueda tener un cuerpo.
El Primer Principio de la Termodinámica nos dice que:
La variación de energía interna de un cuerpo, $\Delta U$, es igual al calor transferido al cuerpo más el trabajo realizado sobre el cuerpo.
Matemáticamente se expresa como:
$$ \Delta U = Q + W $$
donde $W$ es el trabajo.

Este principio nos dice que hay dos formas de variar la energía interna de un cuerpo: mediante calor o mediante trabajo. Tanto el calor como el trabajo son dos formas distintas de energía, la diferencia entre ambas es que, generalmente, el trabajo puede aprovecharse de manera práctica y el calor no. Así, en una máquina de vapor, el trabajo es la energía que se aprovecha para, por ejemplo, que un tren se mueva, mientras que el calor se disipa en el ambiente. Desde el punto de vista práctico, lo mejor es que haya poco calor y mucho trabajo.
Todo esto deberían aplicarlo nuestros políticos tras las elecciones. Cada partido tiene una "temperatura" distinta pero, por el bien de los ciudadanos, deberían alcanzar un equilibrio térmico y, como hemos visto, eso solo se consigue juntándose durante un tiempo suficiente. Hablando, y no precisamente a los medios de comunicación, sino entre ellos.
Luego está el Primer Principio, cualquier energía que se ponga en juego debería intentar que haya poco calor y mucho trabajo aprovechable. Nuestros políticos son expertos en disipar calor y en producir poco trabajo. Y deberían hacer justo lo contrario.
Del Segundo Principio hablaremos otro día porque llevamos meses sin gobierno estable y, aunque la entropía aumente, no parece que el desorden sea mucho mayor que antes. 
Lo dicho, por ahora es suficiente. Pensad que esto está escrito pensando en políticos y tampoco hay que saturarlos demasiado :-).
Hasta la próxima.


Enlace al curso Physics 10 de la Universidad de Berkeley en California:

• Physics for future presidents