De la Pila de Volta al Disco de Aragó. Segunda Parte

2. El descubrimiento de la pila de Volta

Aragó se encuentra inmerso en la época y el lugar idóneo para el nacimiento de la nueva teoría del electromagnetismo. En los primeros días del año 1800, cerca de la ciudad de Como, aparecen unos extraños artefactos amontonados uno sobre el otro, un disco de cobre, un disco de zinc y un paño mojado, un disco de cobre, un disco de zinc y un paño mojado y así sucesivamente, uno sobre el otro sin interrumpir este orden. Todo este conjunto forman un montón uniforme de discos de cobre y zinc emparejados y separados por un paño mojado en una solución salina y también en forma de disco. Junto al artefacto se encuentra una carta dirigida a Sir Joseph Banks, presidente de la Royal Society de Londres.

El creador de este artefacto es Alessandro Volta y la disposición de su invento ha pasado a la historia como la pila de Volta. Nada hace pensar en este momento de la importancia del artefacto, pero se convertirá en el aparato más utilizado y imprescindible que ha generado la ciencia de los humanos. Uniendo los extremos de la pila por un hilo conductor se obtiene una fuente continua de electricidad, sin interrupciones durante un considerable tiempo. Inicialmente su principal utilidad es en experimentos de química, física y fisiología.

Alessandro Volta

Alessandro Volta

El gran descubrimiento de la batería eléctrica o pila de Volta, no se produce por casualidad. Volta era amigo de Luigi Galvani, médico, fisiólogo y físico, que descubrió la electricidad animal el 1780. El galvanismo, nombre que se dio a la actividad eléctrica producida en los organismos animales, se convirtió en un gran suceso tanto científico como social. Durante mucho tiempo aparecieron varias leyendas sobre cómo Galvani había llegado al descubrimiento del fluido vital eléctrico. Anécdotas ridículas como explica Alibert[1] en su Èloge històriques de Galvani o el mismo Aragó[2] en Èloge històriques de Volta:

“El descubrimiento inmortal de la batería se encuentra conectado al resfriado leve de una señora Boloñesa en 1790 y a las ranas, por el caldo que el médico prescribió como remedio. Algunas ranas, ya desnudas por el cocinero de la señora Galvani y estiradas en una mesa justo en el momento que por casualidad se descargó lejos una máquina eléctrica. Los músculos, aunque no habían sido golpeados por la chispa, se sentían en el momento de la descarga, fuertes contracciones “.

Por error el editor escribió 1790 cuanto tenía que ser el 1780. Louis Figuier[3] en Les Merveilles de la Science comenta que había recogido veintiuna variantes de cómo esta historia era contada. Lo cierto es que el propio Galvani lo explica en una memoria[4] en latín, donde intervienen el factor suerte y una máquina eléctrica de generación electrostática de alto voltaje.

pila de volta

Pila de Volta

Luigi Galvani era profesor de anatomía en la universidad de Bolonia, fisiólogo anatomista y familiarizado con la electricidad estática, se interesaba también por la química orgánica y la física aplicada. Preocupado durante mucho tiempo por el estudio de las funciones del sistema nervioso estaba convencido de la acción de la electricidad en los fenómenos de la vida y decidido a buscar esta influencia en los órganos de los animales. Albrecht von Haller (1708-1777) fisiólogo suizo, ya había demostrado que los músculos eras irritables, dado que cuando recibían un estímulo a través de los nervios se contraían. Galvani hacía tiempo que trabajaba con ranas, el 2 de abril de 1772 había publicado un estudio sobre la irritabilidad halleriana, el 22 de abril de 1773 sobre los movimientos musculares de las ranas y el 20 de enero de 1774 otro sobre la acción del opio en los nervios de las ranas. Así que Galvani estaba preparado para hacer el descubrimiento más importante de su época, aunque fuera por casualidad.

Luigi Galvani

Luigi Galvani

Este suceso lo explica con detalle Luis Figuier a partir del original escrito en latín por Galvani.

“Una noche de 1780, Galvani se encuentra en su laboratorio con algunos estudiantes ocupados en repetir los experimentos de irritabilidad nerviosa de los animales de sangre fría, en particular de las ranas. El procedimiento consistía en despojar rápidamente de su piel las ranas mientras estaban vivas para separar inmediatamente, de un golpe de cincel, los miembros inferiores de los superiores, conservando solamente los dos nervios del muslo. El laboratorio también servía para experimentos de física y disponía de una máquina eléctrica electrostática. Al tiempo que Galvani se disponía a efectuar el experimento con ranas otro alumno se disponía a efectuar experimentos de física con la máquina electrostática. Esta coincidencia fortuita, derivada del azar, fue el comienzo del dominio de las máquinas eléctricas.

Después de haber hecho la preparación a la rana, Galvani la pone sin ninguna intención particular sobre la mesa de madera que servía de soporte a la máquina electrostática, para salir del laboratorio e ir a otra parte de la casa.

Uno de los ayudantes de Galvani, para terminar de comprobar la disección y la separación de los nervios de la rana, los tocó con su escalpelo. A continuación, los miembros inferiores del animal entraron en contracción, como si estuvieran poseídos de una convulsión tetánica. Generando inmediatamente este fenómeno insólito una gran sorpresa a las personas que se encontraban en ese momento en el laboratorio.”

Lucia Galeazzi Galvani, esposa de Luigi Galvani observó que las contracciones de la rana se produjeron en el instante preciso en que la máquina electrostática descargaba una chispa eléctrica. Inmediatamente reconoció que el efecto observado era la manifestación de la electricidad como fluido vital o electricidad animal. En aquella época la electricidad más conocida era producida por algunos animales y las botellas de Leyden eran consideradas órganos artificiales capaces de acumular este fluido vital eléctrico.

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Máquina Electrostática

moviment muscle granota

Lucia Galeazzi Galvani y la máquina electrostática

 

Pronto se llamó galvanismo a la teoría de Luigi Galvani. El galvanismo presupone que el cerebro de los animales produce electricidad que circula por los nervios y se acumula en los músculos, que producen el movimiento o contracción de los miembros. Esta inaudita, hasta entonces teoría, se convirtió en la nueva investigación científica de Europa. Utilizada para estudiar los orígenes y principios de la vida y para aplicar nuevas terapias médicas. Erasmus Darwin, abuelo de Charles Darwin, fue un gran impulsor del galvanismo[5], afirmando que la fuente de todo movimiento en los animales es “el espíritu de animación, único en la vida orgánica”. Darwin y Galvani creían en un organismo entendido como un sistema dinámico de comunicación mediante la electricidad y con una organización interna gobernada por el cerebro.

El galvanismo se apoderó del panorama cultural europeo del siglo XIX. De la mano de Schelling, Hegel, Schopenhauer, Ritter y Muller el galvanismo aparece como el germen de una nueva filosofía de la naturaleza. Las teorías de Luigi Galvani y Erasmus Darwin afectan el pensamiento alemán, sobre todo a Ritter y Muller. Emerge una corriente filosófica como una alternativa radical al mecanicismo newtoniano, creyendo en un nuevo principio de la vida. La electricidad se considera como un fluido vital, que conduce los movimientos humanos en contraposición al pensamiento mecanicista de engranajes y poleas. Aparece el romanticismo[6] para designar a todos aquellos que el pensamiento neoclásico ya no les satisface. El espíritu de aventura romántico es una visión de pasión y riesgo de la vida, sin excluir el razonamiento y la realidad. Define a un nuevo hombre que siente y sin embargo puede pensar. La imaginación emerge como una potente herramienta, que conjuntamente con los medios adecuados, puede revelar la realidad y belleza de la naturaleza como un único ente.

 Esta nueva filosofía y pensamiento del romanticismo impulsa nuevas ideas científicas que al mismo tiempo la refuerzan. Se crea una realimentación entre la filosofía de la vida y la ciencia. De esta unión surge precisamente la idea del control de la vida por la ciencia. Los efectos de la pila de Volta aplicados a los cuerpos inertes generaron el mito de Frankestein por Mary Shelley. En el preámbulo de la primera edición de la novela Frankenstein o el moderno Prometeus, en 1818, Mary Shelley se refiere al galvanismo y los experimentos de Erasmus Darwin como impulsores de la idea para su novela.

frankenstein blog

Dr. Frankenstein y el monstruo

Alessandro Volta escribe una carta dirigida a Sir Joseph Banks, presidente de la Royal Society de Londres. La carta llega el mes de abril de 1800 aunque incompleta. Pero con los suficientes datos para que Joseph Banks lo comunique en secreto a Antony Carlisle, Cruikshank y Humphry Davy para que puedan construir su propia pila eléctrica y experimentar con ella. Joseph Banks impone la condición de que no comuniquen sus resultados experimentales hasta que no se pueda publicar la carta entera, a fin de mantener los derechos de la prioridad del descubrimiento de Volta. La comunicación oficial se hace públicamente el 26 de junio de 1800 en la Royal Society, conjuntamente con una gran cantidad de experimentos realizados por los que habían dispuesto de la información privilegiada del nuevo aparato.

Desde el primer momento que se tuvo conocimiento de la fabricación de la pila aparecieron detractores de las ideas de Volta sobre cuál era la verdadera esencia de la fuerza electromotriz de la pila. Davy y Wollaston, en Inglaterra, Gautherot, en Francia y Parrot en Rusia. Volta sintió la necesidad de defender su teoría y para dar a conocer su teoría decidió que el lugar adecuado era París, centro mundial de la ciencia entonces. Así, a finales de 1800, Volta conjuntamente con su amigo Brugnatelli se dirige a París para discutir con otros especialistas los fenómenos eléctricos de la pila. Del 18 al 20 de noviembre de 1800 mostró diferentes experiencias ante la Academia de Ciencias. Aragó se encuentra en la sala y no se pierde ninguna de las sesiones, pues se siente muy atraído por los experimentos de Volta. Así lo comenta en sus memorias[7].

“La producción de electricidad por el mero contacto de metales diferentes es uno de los hechos más grandes y establecidos de la ciencia física … y ahora estos medios están en manos de todos los experimentadores, y es gracias al genio de Volta que lo ha hecho posible”

“[La pila de Volta] … esta masa aparentemente inerte, este extraño ensamblaje, esta pila de tantas parejas de metales diferentes separados por un poco de líquido es, por la singularidad de los efectos, el instrumento más maravilloso que el hombre nunca ha inventado, sin exceptuar el telescopio y la máquina de vapor “

Tal es la expectación de estos nuevos experimentos, que el cónsul Napoleón Bonaparte asiste a la segunda sesión quedando enormemente sorprendido y pidiendo que repita los experimentos en una sesión particular. Impresionado, Napoleón como miembro del Instituto Francés, propone conceder a Volta una medalla de oro para conmemorar el descubrimiento de la pila. Pide que se establezca una comisión que repita todas las experiencias. Esta comisión se encuentra formada por Laplace, Coulomb, Hallé, Monge, Fourcroy, Vauqeulin, Pelletan, Charles, Brisson, Sabatier, Guyton y Biot, que después de repetir los experimentos de Volta[8], concluyen:

“… Proponemos ofrecer al ciudadano Volta la medalla del Instituto, en oro, como un testimonio de la clase de satisfacción por los descubrimientos que ha enriquecido la teoría de la electricidad, y como prueba de su reconocimiento por haberlas comunicado”

volta i napoleo

Volta y Napoleón

La idea central de Volta es que su pila sea un sustituto de las botellas de Leyden, para mejorar los experimentos y las aplicaciones a la anatomía y fisiología. Volta esta convencido de que la pila es una botella de Leyden con la propiedad de autocargarse después de cada descarga o emisión del fluido eléctrico, actuando como un órgano eléctrico artificial. Volta nunca imaginó la gran importancia que tendría en los acontecimientos posteriores de la ciencia y la técnica su inmortal descubrimiento.

 La pila de Volta sin embargo, tenía el inconveniente de que el peso de los discos comprimían el paño húmedo y producían cortocircuitos. William Cruickshank, profesor de química en la Royal Military Academy de Woolwich, en las inmediaciones de 1802 resolvió el problema girando los elementos de la pila en una caja y sustituyendo la solución salina por ácido sulfúrico. Al mismo tiempo William Hyde Wollaston desarrolla sus ideas sobre la electricidad construyendo una versión particular de la pila de Volta. Descubre la diferencia entre la electricidad galvánica y la electricidad por frotamiento, esta última producida por los generadores electrostáticos.

cruickshank battery

Bateria de Cruickshank

La pila de Volta es un nuevo aparato que produce una gran corriente a un bajo voltaje de forma continua, en cambio las máquinas eléctricas de corriente electrostática proporcionan un alto voltaje a baja corriente y de forma discontinua. La particularidad de la pila de Volta de poder dar una elevada intensidad continúa creó la posibilidad de ver fenómenos electromagnéticos que de otra manera era imposible de observar.

Así comenzó una carrera tecnológica para ver quien construía la pila de Volta más grande siguiendo la estructura de Cruickshank. Con esta nueva disposición no apilada era posible aumentar el número de elementos de la batería y por lo tanto aumentar los metros cuadrados de superficie de las placas metálicas, consiguiendo un aumento de la tensión y la intensidad.

[1] J.L. Alibert. Èloge históriques de Louis Galvani.1801

[2] F. Aragó. Èloge hostòriques de Volta. Obras completas. Paris. 1854

[3] Louis Figuier. Les Merveilles de la Science ou description populaire des inventions modernes.     Paris.1867

[4] Aloysii Galvani. De Viribus Electricitatis in Motu Musculari. 1790. pp 363

[5] Darwin, Erasmus. Zoonomia, Or the Laws or Organic Life. London.1

[6] Jaques Barzun. Del amanecer a la decadència: 500 años de vida cultural en occidente. Ed Taurus.2001

[7] F. Aragó. Notes biográficas. pp 200.

[8] Biot. Rapport sur les expériences du citoyen Volta. Mathèmatiques et Physiques. 1801.

 

Acerca de Carles Paul

Licenciado en Ciencias Físicas por la Universidad de Barcelona, Master en Física y Matemática Aplicada por la Universidad Politécnica de Cataluña y Master en Historia de la Ciencia por la Universidad Autónoma de Barcelona. Técnico Experto Evaluador Europeo. Profesor titulado de física y matemáticas de la Politècnica de Mataró, des de 1991. Director Científico de Innovem.
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