movimiento más vigoroso en las moléculas del gas, y la aceleración de las moléculas de las paredes conductoras térmicas se distribuye
rápidamente por toda la muestra. Para el sistema, el resultado es el mismo.
Ahora podemos volver a la observación vagamente enigmática que hicimos antes, sobre el hecho de que sería mejor considerar un
calentador eléctrico como un trabajador eléctrico. La corriente eléctrica que circula por la bobina (de hilo conductor) del calentador es
un flujo uniforme de electrones. Los electrones de dicha corriente chocan con los átomos del conductor, que oscilan en torno a sus
posiciones medias. Esto es, mediante un trabajo se eleva la energía —y la temperatura— de la bobina. Pero la bobina está en contacto
térmico con el contenido del sistema, y el movimiento agitado de los átomos del conductor empuja a los átomos del sistema; esto es, el
filamento calienta el sistema. Y así, aunque realizamos trabajo sobre el calentador, dicho trabajo se traduce en un calentamiento del
sistema: el trabajador se convierte en calentador.
Una consideración para terminar: la interpretación molecular de calor y trabajo aclara un aspecto del nacimiento de la
civilización. El fuego precedió al aprovechamiento de combustibles para producir trabajo. El calor del fuego —el suministro
desordenado de energía en forma de movimiento caótico de átomos es sencillo de conseguir, ya que el desorden no está sujeto a
restricción alguna. El trabajo es energía domesticada y su consecución requiere de un mayor refinamiento. Por eso la humanidad se
topó fácilmente con el fuego, pero necesitó milenios para llegar al refinamiento de la máquina de vapor, el motor de combustión
interna y el reactor.
***
Los creadores de la termodinámica eran perspicaces y se dieron cuenta rápidamente de que tenían que ser cuidadosos a la hora de
especificar la manera en la que un proceso se llevaba a cabo. El detalle técnico que describiremos a continuación es de escasa relevancia
para la primera ley en el nivel que consideramos aquí, pero resultará de vital importancia cuando lleguemos a la segunda ley.
En el capítulo 1 me referí al secuestro que la ciencia perpetra sobre palabras comunes para dotar de una mayor precisión a su
significado. En el contexto que nos ocupa necesitamos considerar la palabra «reversible». En el lenguaje cotidiano un proceso
reversible es aquél que puede revertirse. Así, el rodar de una rueda puede revertirse y, en principio, un viaje puede realizarse marcha
atrás. La compresión de un gas puede revertirse tirando del émbolo que efectuó la compresión. En termodinámica, «reversible»
significa algo bastante más refinado: un proceso reversible en termodinámica es aquél que se revierte mediante una modificación
infinitesimal de las condiciones del medio.
La palabra clave aquí es infinitesimal. Pensemos en un gas en un sistema a determinada presión, con el émbolo moviéndose hacia
fuera contra una presión externa menor; una variación infinitesimal de la presión externa no revertirá el movimiento del pistón. La
expansión es reversible en el sentido coloquial del término, pero no en el termodinámico. Si un bloque de hierro (el sistema) a 20°C
se sumerge en un baño de agua a 40°C, la energía fluirá en forma de calor del baño al bloque, y una variación infinitesimal de la
temperatura del agua no afectará a la dirección del flujo. En este caso la transferencia de energía en forma de calor no es reversible en el
sentido termodinámico del término. Sin embargo, consideremos ahora el caso en el que la presión externa coincide exactamente con
la presión del gas del sistema. Como vimos en el capítulo 1, decimos que el sistema y el medio se encuentran en equilibrio mecánico.
Incrementemos la presión externa infinitesimalmente: el émbolo se mueve ligeramente hacia dentro. Disminuyamos la presión
externa infinitesimalmente: el émbolo se mueve ligeramente hacia fuera. Vemos cómo el sentido de movimiento del émbolo cambia
a causa de una variación infinitesimal de una propiedad del medio, en este caso la temperatura. La expansión es reversible en el sentido
termodinámico del término. De manera análoga, consideremos un sistema que se encuentra a la misma temperatura que el medio.
En este caso el sistema y el medio se hallan en equilibrio térmico. Si reducimos infinitesimalmente la temperatura del medio, la
energía fluye en forma de calor desde el sistema. Si incrementamos infinitesimalmente la temperatura del medio, la energía fluye en
forma de calor hacia el sistema. En este caso, la transferencia de energía en forma de calor es reversible en el sentido termodinámico del