Necesito una cerveza. Son las seis de la tarde y el calor embiste cruelmente sobre Santiago. No corre ni siquiera una pequeña brisa para defenderse. Caminar por el campus hacia los estacionamientos resulta una tarea heroica. Me subo al auto con el corazón acelerado y empapado de sudor. Surgen las preguntas: ¿qué me está pasando?, ¿qué es esto que llamo calor?, ¿por qué transpiro?, ¿por qué este urgente deseo de líquido y de viento? Las respuestas  a estas angustias requieren retroceder al año 1842 y viajar a Salford, en las afueras de Manchester, Inglaterra. El pueblo albergaba la que, en mi opinión, es la cervecería más importante que haya existido en la historia.

Y no sólo por sus productos estrella -una stout fuerte, oscura de cremosa espuma, y una pale ale ambar de delicadas burbujas que mi garganta sueña con ver pasar-, sino sobre todo por su administrador, James Prescott Joule, hijo del propietario y quien dedicó su vida, más que a la cerveza, a la búsqueda de la naturaleza del calor. Algo que, finalmente, consiguió. A través de meticulosos y sofisticados experimentos que hacía temprano en la mañana antes de abrir la cervecería o tarde en la noche, después de su cierre, Joule resolvió el más profundo de los misterios que escondía este calor que hoy nos abrasa. Mostró que el calor no era más que una de las manifestaciones de esa moneda de cambio de la naturaleza que llamamos energía.

Esto es ¿un fluido?

Al observar el comportamiento del calor, la primera impresión que nos sugiere es la de un fluido. Una sustancia inmaterial que fluye desde cuerpos calientes a fríos de forma análoga a como el agua de un río cae desde zonas elevadas a zonas bajas. Así en días como éste, sentimos la necesidad de lanzarnos a las aguas frías de una piscina buscando que fluya calor desde nuestro cuerpo hacia el agua para enfriarnos. En el siglo XVIII, éste era el punto de vista más difundido y exitoso para describir el calor. El fluido calórico se veía como indestructible, algo que pasaba de un cuerpo a otro conservando su número. La cantidad de fluido calórico que poseía un objeto se podía medir, por ejemplo, en calorías. Una caloría es la cantidad de calor necesaria para elevar en un grado la temperatura de un gramo de agua.

Pero había fenómenos extraños que la teoría no explicaba en forma satisfactoria. ¿Por qué si nos frotamos las manos éstas se calientan?, ¿de dónde viene el fluido calórico en este caso, si éste no se podía crear? Se pensaba entonces que los objetos poseían calor "latente", el cual era liberado, por ejemplo, al quemarlos. Pero el caso del calor producido por fricción era más problemático, pues parecía una fuente inagotable. Podíamos producirlo siempre, cada vez que quisiéramos. ¿De dónde venía exactamente este calor?

Un triunfo de la teoría calórica

La máxima obra sobre el calor en el siglo XIX tenía un nombre extraordinario: "Reflexiones sobre la fuerza motriz del fuego". Fue escrita por el joven ingeniero militar Sadi Carnot, hijo del último ministro del Interior de Napoleón. Su obra lo convirtió en uno de los más grandes pensadores franceses de todos los tiempos. A pesar de que hoy -gracias a Joule- sabemos que el calor no es un fluido indestructible, en algunos casos pensarlo de esa forma puede resultar razonable para ciertas aplicaciones. Como Carnot, quien -por su formación profesional- tenía un objetivo preciso: mejorar la eficiencia de los motores de vapor.

Por la misma época que Joule mostraba la equivalencia entre calor y energía, otro físico amateur, el médico alemán Julius Robert von Mayer, sería uno de los primeros en proponer la conservación de la energía. Uno de los principios fundamentales de la física.

Desarrolló toda una teoría del calor en torno a un motor ideal imaginario. Uno que demostró que no podía ser superado en eficiencia. Para él, cualquier motor era similar a un molino hidráulico, como el que se podría usar para moler la malta que verá nacer nuestra soñada cerveza. El calor fluía desde las temperaturas altas de la caldera a las bajas del radiador, y en medio de esta corriente calórica Carnot imaginaba el análogo a una rueda del molino accionada por este flujo. En el caso del motor a vapor, el trabajo de la rueda lo hacen pistones o turbinas.

El motor ideal de Carnot definió el que hasta hoy es el límite de eficiencia de cualquiera que podamos diseñar. Su éxito sigue acompañándonos hasta ahora en la construcción de motores de combustión. Así, a pesar de algunos misterios por resolver, la teoría calórica liderada por este francés conquistaba todos los terrenos intelectuales de la época.

Del calor al sudor

Dada la imposibilidad de acceder a una Joule's pale ale, termino tomando la versión local en una cervecería de Ñuñoa. Observo como las burbujas se elevan desde el fondo del vaso, en perfectas filas que se hinchan hasta detenerse en la espuma. Se trata de esferas de dióxido de carbono que las levaduras produjeron junto con alcohol, a partir de los azúcares de la malta, en el proceso de fermentación. Fue el escocés Joseph Black quien descubrió este gas. Lo llamaba "aire fijo".

Fue Black también quien mostró que para que el agua se transformara en vapor, era necesario que absorbiera cierta cantidad de calor. En este caso, curiosamente, el calor no implicaba un aumento de temperatura. El agua que hierve en una tetera, por ejemplo, está a la misma temperatura que el vapor que emerge por su pico. Este último, sin embargo, ha tenido que absorber una cantidad extra de calor, que le ha permitido escapar del líquido para emprender vuelo hacia la atmósfera. Esta pequeña observación explica un par de fenómenos trascendentales para un día como hoy.

La transpiración, para no ir más lejos, utiliza esta idea para defender al organismo de las altas temperaturas. Cuando una gota de sudor se evapora, absorbe el calor que necesita para escaparse de nuestro cuerpo, enfriándonos así la piel. Si ha entrado a un sauna, se habrá dado cuenta del poder de este mecanismo. Podemos permanecer largo tiempo a más de 100 ºC sin problema alguno. Sin embargo, no podemos bañarnos en una olla de agua que hierve a esa misma temperatura simplemente porque, dentro del agua, el sudor no puede evaporarse. Por eso cuando hace calor transpiramos, perdemos agua, tenemos sed. Salud.