¿Por qué los cuerpos calientes se enfrían pero no pasa al revés?

Nacido en Belfast en 1824, con diez años ya era alumno en la Universidad de Glasgow. Thomson tenía una más que notable capacidad para extraer aplicaciones técnicas a la ciencia y gracias a ella consiguió amasar una pequeña fortuna. Fortuna que, tras graduarse en la universidad de Cambridge, pulió durante una breve estancia en París. Al poco tiempo de semejante ‘descalabro’ económico le ofrecieron la cátedra de Filosofía Natural en la universidad de Glasgow. Tenía entonces 22 años.

Thomson dedicaba su tiempo a dos placentera tareas: investigar y ganar dinero en cantidades envidiables gracias a sus trabajos en el novedoso campo de la telegrafía. Y es que la superioridad británica en comunicaciones internacionales y telegrafía submarina se puede atribuir a los trabajos de Thomson sobre los problemas en la transmisión de señales a largas distancias. No contento con eso, patentó un receptor telegráfico que fue escogido, entre otros muchos, como el receptor oficial de todas las oficinas de telégrafos del Imperio Británico. Por supuesto, esta elección le reportó pingües beneficios.

Sin embargo, hoy se le recuerda por otra hazaña, mucho más relacionada con su materia gris. Un día escuchó en Oxford la ponencia de un joven científico llamado James Joule donde exponía sus recientes descubrimientos acerca de la verdadera naturaleza del calor. Thomson no pudo quitarse estas ideas de su cabeza y poco tiempo después publicaba el libro Sobre la Teoría Dinámica del Calor. En esta obra defendía que todos los procesos en los que intervenía el calor podían explicarse si existían dos leyes fundamentales. Una la acababa de enunciar James Joule: la ley de conservación de la energía. La otra, decía, era mucho más sutil y tenía que ver con la forma en que fluía el calor entre los cuerpos.  Thomson se dio cuenta de que aunque la energía total debía conservarse en cualquier proceso, la distribución de esa energía cambiaba de un modo irreversible. Dicho de otro modo: la primera ley nos dice que los trapicheos que hagamos con la energía no la pueden hacer desaparecer; la segunda ley nos advierte de hacia dónde deben dirigirse esos trapicheos.

Pero no solo fue Thomson quien se dio cuenta de que una nueva ley debía estar jugando bajo la piel de la experiencia. El alemán Rudolf Clasius también estaba tras la pista. Ambos partían de lo mismo, la máquina de vapor, y los dos enunciaron su propio principio. Para Clausius no era posible un proceso que, de manera espontánea, transmita calor de un cuerpo frío a otro caliente.

Si esto sucedía, algo más debía ocurrir en algún otro punto del universo. Es lo que pasa en las neveras: el frigorífico de casa enfría los alimentos porque en otro lugar se está liberando energía en forma de una central nuclear, térmica o hidroeléctrica. Por consiguiente, la ley de Clausius nos define un sentido de los procesos naturales y con ella podemos decidir cuáles son naturales y cuáles no. Por su parte Thomson enunció esta ley de forma diferente: no existe ningún proceso físico cuyo único fin sea la conversión completa de calor en trabajo; siempre se perderá algo de calor. Aunque parezcan formulaciones diferentes, ambas son expresión de una misma ley.