The discovery of critical points and the exhaustion of diagrammatic representation in thermodynamics

the contributions of James Thomson and the search for a new representation

Authors

Keywords:

Thermodynamics of cycles, Critical Points, Diagrammatic representation, Geometric representation, Heuristics of Representation

Abstract

In this article, we explore the role of critical point discovery in the development of thermodynamics. We argue that this discovery prompted a shift from the formalism of cycles to that of potentials. Thomas Andrews presents a robust empirical basis for the phenomenon of critical points. Building on Andrews' findings, James Thomson laid the groundwork for this transformation by proposing a representation of physical states through a surface in a defined configuration space. In doing so, he leveraged the heuristic potential of diagrams. Notably, Thomson did not develop an operational concept of critical points that could serve theoretical purposes. This gap was bridged by Van der Waals, whose equation of state introduced an operational notion of critical points. Finally, we contextualize Gibbs' contributions within the framework established by James Thomson and Van der Waals, aiming to provide a broad perspective rather than a detailed explanation.



Author Biographies

Jojomar Lucena, Universidade de São Paulo, Departamento de Filosofia, São Palo, SP

Possui graduação em Física, bacharelado e licenciatura, pela Universidade de Brasília (1999), mestrado em Física pela Universidade de São Paulo (2002). É doutor em Teologia pela Pontificia Università della Santa Croce (Roma-Itália) e em Filosofia pela Universidade de São Paulo. Atualmente é pesquisador do programa de pós doutorado do departamento de filosofia da Universidade de São Paulo e bolsista do CNPq. Tem experiência na área de Filosofia e História da Ciência, com ênfase em Epistemologia

Caetano Ernesto Plastino, Universidade de São Paulo

Possui graduação em Física pela Universidade de São Paulo (1977), graduação em Filosofia pela Universidade de São Paulo (1979), mestrado em Lógica e Filosofia da Ciência pela Universidade Estadual de Campinas (1982) e doutorado em Filosofia pela Universidade de São Paulo (1995). Atualmente é professor Livre-Docente da Universidade de São Paulo. Tem experiência na área de Filosofia, com ênfase em Teoria do Conhecimento e Filosofia da Ciência, atuando principalmente nas seguintes linhas de pesquisa: imagens realistas e antirrealistas da ciência, racionalidade científica e epistemologia social.

José Raymundo Novaes Chiappin, Universidade de São Paulo

Professor Associado - Dept. de Economia da Universidade de São Paulo (FEA-USP).RDIDP. Graduação em Física- Instituto de Fisica da USP (1976); Graduação em Filosofia pelo Departamento de Filosofia-USP (1976); graduação em Direito pela PUC-SP(2011);Doutorado em Direito (Direito Comercial)-Faculdade de Direito-USP(Maio-2019). Advogado. Mestrado em Fisica - Instituto de Física-USP(1979) área mecânica estatística; Master e Ph.D. em Filosofia pela Universidade de Pitsburgh, Pensylvania (1989); Pós-doutorado Relações Internacionais pelo Dept. de Ciência Política-USP(1992); Doutorado em Economia-Dept. de Economia-USP (1997);Doutorado em Física- Instituto de Física da USP(2005) - mecânica estatística. Regime de tempo integral e dedicação exclusiva do Dept. de Filosofia da USP de 1976 até 1 semestre de 2009, por trinta e três anos (33). Quando da entrega da livre docência, no Dept. de Filosofia, aceitei os argumentos do prof. Azzoni, e, do Prof. Guilhoto, que o Dept. de Economia valorizava meu trabalho, e, portanto, com ascensão mais rápida ao topo da carreira, para defender a livre docencia e se transferir para o Dept. de Economia da FEA-USP, após 30 anos no Dept. de Filosofia, e, após longa colaboração, desde 1997, com o Dept. de Economia. Foi a mais difícil decisão da minha vida acadêmica, e, aceitei, de boa fé, os argumentos dos professores e defendi a tese de livre docência (2006) no Dept. de Economia. Em 1988, a pedido do prof. Antonio Campino (chefe) e das profas Silvia Schor e Elizabeth Farina ministrei curso Metodologia da Ciência na pós no Dept. de economia sem prejuizo da carga didática do departamento de Filosofia. Em 1997, a pedido do prof. Eleuterio (chefe), dos profs. Decio Kadota e Jorge Soromenho (coord. da pós) do Dept. de Economia assumi o curso de pós de ECONOMIA MATEMÁTICA (Otimização Estática, Otimização Dinâmica com Método Variacional, Teoria do Controle e Equações diferenciais) substitui o Prof. Prandini. Sem prejuízo para a carga didática do Departamento de Filosofia. Em 1998, 1999, e 2000, prof. Eleuterio renovou pedido para continuar o curso de pós em ECONOMIA MATEMÁTICA. Não houve prejuízo para a carga didática do Departamento de Filosofia. Em 2001, e, depois em 2002, prof. Azzoni, novo chefe, pediu para continuar com o curso de pós Economia Matemática. Sem prejuízo na carga didática do Dept. de Filosofia. Em 2003 e 2004 a nova chefe profa.Farina pediu colaboração para manter o curso de pós ECONOMIA MATEMÁTICA. Não houve ônus financeiro. Não houve prejuízo para a carga didática do Dept. de Filosofia. Em 2005 e 2006 o novo chefe prof. Abramovay e profa. Fabiana Rocha( coord.pg) pediram para continuar com o ECONOMIA MATEMÁTICA. Além disso, o prof.Abramavoy pediu (com a prof. Denise coord. da graduação), em nome do Dept., para aumentar minha colaboração, pois, haviam perdido dois profs. de Micro,André Portela e Gledson, para a FGV, para ajudar o prof. Sergio Buarque de Holanda. Passei a ministrar, duas disciplinas, uma na pós ECONOMIA MATEMÁTICA, e uma na graduação, MICROECONOMIA, em ambos os períodos. Dupliquei minha carga didática sem prejuízo para o Dept. de Filosofia. Não houve ônus financeiro. Em 2006, o prof. Azzoni, Diretor da FEA, pediu que ampliasse para três cursos, a colaboração, ajudando, agora, a profa. Farina, que tinha ido para o CADE. Passei a elaborar e ministrar três cursos, ECONOMIA MATEMÁTICA, MICROECONOMIA, e, o curso DIREITO E ECONOMIA na pós do Dept. de Economia.O curso foi oferecido em 2007 e 2008 sem onûs financeiro.Em 2007 e 2008 o prof. Guilhoto, novo chefe, pediu que mantivesse a colaboração, ministrando ECONOMIA MATEMÁTICA, MICROECONOMIA, DIREITO E ECONOMIA. Experiências: (i) de Filosofia, e modelos de racionalidade (ii) de Economia, economia institucional, mercado e estado, teoria da regulação (iii) de Física, mecanismos, fenômenos críticos (iv) Politica modelos de democracia e federalismo;v)de Direito, teoria da regulação, direito e economia.

 

Published

2026-03-05

How to Cite

Lucena, J., Plastino, C. E., & Chiappin, J. R. N. (2026). The discovery of critical points and the exhaustion of diagrammatic representation in thermodynamics: the contributions of James Thomson and the search for a new representation. Metatheoria – Journal of Philosophy and History of Science, 16(1). Retrieved from https://metatheoria.unq.edu.ar/index.php/m/article/view/374

Issue

Vol. 16 No. 1 (2025)

Section

Articles

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