Soy doctor en física en la UCLA. También he tenido un experimento manipulado, específicamente que intentaba medir un efecto simple de la gravedad y la termodinámica. También fui hospitalizado después de hacer preguntas a los físicos teóricos relacionadas con los resultados hipotéticos de dicho experimento.
Para ser franco, la comunidad física está en completo desacuerdo. Algunos dicen que “la temperatura se define para ser siempre igual”. Esta filosofía obliga a la gravedad a no causar un gradiente de temperatura.
Sin embargo, se pone más frío cuando escalas una montaña, que está afuera. Esto es confuso, ya que el calor aumenta cuando cocinas. Ambos razonamientos dicen que las diferencias de presión o densidad causan esto, no la gravedad, pero la gravedad también es la causa del cambio de densidades y presiones en las atmósferas.
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Si la teoría cinética define la temperatura como la energía cinética promedio de una partícula, y la partícula sube en un campo gravitacional, entonces parece que la partícula gana energía gravitacional y, por lo tanto, se enfría. Esto parece estar de acuerdo con la intuición de escalar una montaña. Además, los científicos atmosféricos usan este razonamiento para modelar con precisión los gradientes de temperatura en la atmósfera.
Usted preguntó si la gravedad “crea” calor, que también es una pregunta filosófica profunda, que depende profundamente de lo que quiere decir con “gravedad” y “calor”.
¡Pero espera! La diferencia entre temperatura y calor también es complicada. El calor tiene unidades de energía, que normalmente se transfiere entre dos objetos. La temperatura solo es energía después de multiplicarse por algo con las unidades de entropía.
La entropía tiene que ver con la segunda ley de la termodinámica, y Daniel Sheehan de UCSD dice que hay 23 formulaciones de la segunda ley de la termodinámica. Así que ignoremos qué es la entropía para esta charla …
Es broma, la entropía termodinámica es esencialmente información que un observador no puede medir, pero que existe. Entonces decimos que no sabemos qué es, pero fundamentalmente es una forma de información. Cuando multiplica esta entropía por la temperatura del objeto, parece plausible que esto le proporcione algo cercano a la energía contenida en esa entropía.
Por ejemplo, miramos el aire y no vemos las moléculas de nitrógeno y oxígeno, pero se están moviendo. Por lo tanto, podemos decir que este gas que vemos tiene una temperatura, porque secretamente, todas esas moléculas de gas se mueven bastante rápido, transportando energía que no podemos medir.
En mi opinión experta, si no fuera por la gravedad, nunca tendríamos el espacio cerca de la Tierra, lo que permitiría las capas atmosféricas, dejaría que la vida evolucionara y permitiéramos inventar la palabra inglesa para “calor”. Si no fuera por la gravedad, este calor nunca hubiera estado aquí en primer lugar. Entonces sí, “la gravedad crea calor” si lo desea, pero solo en un contexto altamente específico.
También habría sido muy fácil decir que no, la gravedad no crea calor, pero no pareció ser una respuesta tan divertida.
Además, todos saben que el calor se crea cuando se frotan las manos. Esto también sucede cuando los aviones vuelan hacia grandes edificios. Quiero decir, oye, los aviones del 11 de septiembre derritieron el acero, así que obviamente las colisiones hacen que las cosas estén más calientes, ¿verdad?
El punto es que si se cae un ladrillo en una acera, se caerá debido a la gravedad. Además, en ese instante que el ladrillo golpeó la acera, crearía algo de calor. Entonces, tiene sentido decir que la gravedad creó calor, porque el ladrillo nunca habría caído, si la gravedad no existiera. Fue la colisión real la que creó el calor, pero esto fue indirectamente causado por la gravedad.
La mayoría de las veces se genera calor, yo diría que no tiene que ver con la gravedad. Diría que lo más probable es que se deba a fuerzas mecánicas o electromagnéticas, pero, de nuevo, el sol es extremadamente masivo y hace mucho calor. ¡Quizás su producción de calor está relacionada con la gravedad!