گرفتن با گرما

2024 نویسنده: Seth Attwood | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2023-12-16 16:03

"امروزه بچه ها در کلاس هفتم ایده های صحیح در مورد گرما را یاد می گیرند."

(از مجموعه شوخی های دانشمندان بزرگ)

… استپ قزاق سوخته توسط خورشید. دانشمندان یک گروه کوچک اعزامی، با پاک کردن عرق، سایگاها را مشاهده می کنند. این دانشمندان تحقیقات علمی مسئولانه ای را انجام می دهند. آنها می خواهند به طور تجربی سخنان آکادمیک تیمریازف را تأیید کنند: "".

روش شناسی دانشمندان ما هیچ جا ساده تر نیست. آنها میزان علف خوردن حیوانات را در محیط طبیعی خود پیگیری می کنند. محتوای کالری این خوراک - یعنی. مقدار حرارتی که هنگام سوزاندن آن در یک کالریمتر آزاد می شود قبلاً برای دانشمندان شناخته شده است. فقط کافی است مقدار این "انرژی بالقوه" موجود در غذای سایگا را با کاری که عضلات آن در طول زندگی تولید می کنند مقایسه کنیم.

اما … هر چه دانشمندان بیشتر رصد می کردند، سودای آنها بیشتر می شد. ببینید، این سایگا ها به نوعی اشتباه می کردند. آنها کمی خوردند - تعداد کالری در جیره آنها چندین برابر کمتر از مصرف انرژی عضلات آنها بود. ذخایر چربی ربطی به آن نداشت - ذخایر چربی شما در تابستان چقدر است؟ توهین آمیزترین چیز این بود که سایگاها تمام "هنجارهای مبتنی بر علمی" را زیر پا گذاشتند: محتوای کالری غذای آنها به وضوح برای زندگی کافی نبود و آنها کاملاً شاد به نظر می رسیدند … اینجا یک سایگا جذاب است که با زیبایی به دانشمندان چشمک می زند. دمش را بلند کرده و دسته دیگری از مدفوع را بیرون می دهد. "آیا دیده ای که او چه می کند؟ - یک ناظر نتوانست مقاومت کند. - ما را مسخره می کند، موجود نشخوار کننده! - «آرام باش همکار! - دومی پاسخ داد. - برعکس، او به ما می گوید: ما آزمایش را به پایان نرسانده ایم! این … یونجه از گاو گذشت - آن خشک شده نیز می سوزد! مردم محلی از آن به عنوان سوخت استفاده می کنند! - "میخوای بگی همکار که این … خیلی … کالری هم داره؟" - "دقیقا! و ما آن را اندازه گیری می کنیم!"

زودتر گفته شود. وقتی مدفوع در آن سوزانیدند کالریمتر هیچ لذتی نداشت - اما به خاطر علم مجبور شدم تحمل کنم. با این حال، زمانی که محققان متقاعد شدند که محتوای کالری مدفوع با محتوای کالری خوراک اصلی یکسان است، حتی کمتر سرگرم شدند. معلوم شد که در سطح "انرژی بالقوه موجود در مواد آلی" تیمیریازف، حیوان نه تنها بسیار کمتر از آنچه برای کار ماهیچه هایش لازم است مصرف می کند، بلکه به همان اندازه که مصرف می کند آزاد می کند. یعنی مطلقاً چیزی برای کارکرد ماهیچه ها باقی نمی ماند. دانشمندان ما به خوبی می دانستند که چنین نتیجه گیری های عجیبی برای گزارش های آنها نیست. از این رو، خاکستر بر موهایشان پاشیدند - همان مدفوع سوخته - و این پایان کار بود.

و تا کنون، وضعیت در مورد "محتوای کالری غذا" نوعی خماری است. اگر از متخصصان تغذیه بپرسید که چه مقدار کالری در روز باید با غذا مصرف شود تا "تضمین کاهش وزن در دو هفته" باشد، آنها همه چیز را با جزئیات به شما توضیح می دهند - علاوه بر این، آن را ارزان مصرف می کنند و یک چشم هم نمی زنند.. کار آنها اینگونه است … اما از دانشگاهیان می پرسیم: کالری ای که سایگا برای راه رفتن، جویدن و بلند کردن دم خود استفاده می کند از کجا می آید؟ و دانشگاهیان این سوال را خیلی دوست ندارند. به طرز دردناکی، او برای آنها ناراحت است. حداکثر چیزی که می توانید از آنها به دست آورید، توسل به این واقعیت است که آنها می گویند موجودات زنده پیچیده ترین سیستم های بسیار سازمان یافته هستند، و بنابراین، آنها می گویند، هنوز به اندازه کافی مورد مطالعه قرار نگرفته اند. پس شما عموها، در چارچوب مطالعه موجودات زنده، آیا در مورد نتایج اندازه گیری های کالریمتری مانند آنچه در بالا توضیح داده شد، صحبت می کنید؟ یا می ترسید وقتی بچه ها به شما می خندند، سرخ شوید؟ خوب، در اینجا یک درمان مردمی اثبات شده برای شما وجود دارد: پوزه چغندر خود را بمالید - اگر سرخ می شوید، چندان قابل توجه نخواهد بود.

دانشگاهیان چگونه به این زندگی آمدند؟ بسیار خوب، حتی اگر موجودات زنده برای آنها بسیار دشوار باشد. اما در یک ماده بی جان که فقط تابع قوانین فیزیکی و شیمیایی است - آیا در این صورت است که سؤالات حاوی کالری باید کاملاً شفاف باشد؟ ما در مورد پدیده هایی که در شتاب دهنده ها و برخورد دهنده ها یافت می شوند صحبت نمی کنیم.اینها پدیده هایی هستند که هرکسی می تواند در آشپزخانه خود بازتولید کند. به نظر می رسد که تجربه عملی عظیم باید در ایده های کاملاً روشن در مورد گرما شکل می گرفت. اما ما به شما خواهیم گفت که این تجربه واقعا چگونه شکل گرفت.

حتی فیلسوفان باستان در مسئله ماهیت گرما به دو اردو تقسیم می شدند. برخی معتقد بودند که گرما یک ماده مستقل است. هر چه بیشتر در بدن باشد گرمتر است. برخی دیگر معتقد بودند که گرما مظهر خاصیت ذاتی ماده است: در حالت معینی از ماده، بدن سردتر یا گرمتر است. در قرون وسطی اولین مورد از این مفاهیم غالب بود که توضیح آن آسان است. مفاهیم ساختار ماده در سطوح اتمی و مولکولی در آن زمان کاملاً توسعه نیافته بودند - و بنابراین این یک راز بود که ویژگی ماده که می تواند مسئول گرما باشد. فیلسوفان، در اکثریت قریب به اتفاق، تلاش برای یافتن این ویژگی اسرارآمیز را به خود زحمت ندادند - اما، به رهبری غریزه گله، به مفهوم راحت گرما به عنوان یک "ماده حرارتی" پایبند بودند.

آه، چقدر سرسخت به آن پایبند بودند - به گرفتگی عضلات در دست. درک کنید: ماده گرمازا، همانطور که بود، از اجسام گرم به سرد در هنگام تماس منتقل می شود. هر چه ماده کالری در بدن بیشتر باشد، دمای بدن بالاتر می رود. دما چیست؟ و این فقط اندازه گیری محتوای ماده گرما است. اگر ماده حرارتی از راست به چپ منتقل شود، در سمت راست دما بالاتر است. و بالعکس. اگر ماده حرارتی به سمت راست یا چپ منتقل نشود، دمای سمت راست و چپ یکسان است. بگذارید مفاهیم "ماده گرما" و "دما" توسط یک دایره باطل منطقی به هم متصل شوند ، اما در غیر این صورت همه چیز شگفت انگیز بود. حتی می‌توان نتیجه‌گیری عملی کرد: برای گرم کردن بدن، باید ماده کالری را به آن اضافه کرد - در مقایسه با آنچه قبلاً دارد. و برای چنین افزودنی، بدن گرمتر مورد نیاز است، در غیر این صورت ماده حرارتی منتقل نمی شود. بدرخش! بر اساس این ایده ها، موتورهای حرارتی در حال کار ساخته شدند! اصل تخریب ناپذیری ماده گرمایی حتی فرموله شد، یعنی در واقع قانون بقای گرما!

البته امروز برای ما آسان است که از ساده لوحی این خصلت های قرون وسطایی صحبت کنیم. امروزه می دانیم که گرما یکی از اشکال انرژی است و قانون بقای انرژی برای هیچ یک از اشکال آن کار نمی کند. این قانون برای انرژی به عنوان یک کل کار می کند - با در نظر گرفتن این واقعیت که برخی از اشکال انرژی می توانند به اشکال دیگر تبدیل شوند. اما در آن عصری که ماده گرما بخشی جدایی ناپذیر از کیهان به حساب می آمد، اصل تخریب ناپذیری آن به دلیل ادعای قلمرو جهانی، فیلسوفان را به هیبت وامی داشت. برای تأیید تجربی این اصل - درست است، نه در مقیاس جهانی، بلکه در مقیاس محلی - این جعبه‌ها با کف دوتایی، به نام کالری‌سنج، اختراع و مورد استفاده قرار گرفتند.

شگفت‌انگیز است: در مسیر پیشرفت علمی و فناوری، از کرونومترهای مکانیکی، ابتدا به کوارتز و سپس به ساعت‌های اتمی، از نوارهای اندازه‌گیری زمین به فاصله‌یاب‌های لیزری و سپس به گیرنده‌های GPS - و فقط کالری‌سنج‌ها تبدیل شدند. از نظر تعیین مستقیم اثرات حرارتی کاملاً غیر قابل تعویض است. تا به حال، کالری‌سنج‌ها صادقانه به کاربران خود خدمت می‌کنند: کاربران به آنها اعتقاد دارند و فکر می‌کنند که با کمک آنها حقیقت را می‌دانند. و در قرون وسطی برای آنها دعا می شد، از چشم بد محافظت می شد و حتی با بخور بخورید - که البته کمک زیادی نکرد. در اینجا، نگاه کنید: فرآیند مورد مطالعه در یک شیشه با دیواره های رسانای گرما، که در داخل یک شیشه بزرگ پر از یک ماده بافر بود، ادامه یافت. اگر در طی فرآیند مورد مطالعه، ماده گرما آزاد یا جذب شود، دمای ماده بافر به ترتیب افزایش یا کاهش می یابد.مقدار اندازه گیری شده در هر دو مورد، اختلاف دمای ماده بافر قبل و بعد از فرآیند مورد مطالعه بود - این تفاوت با استفاده از دماسنج تعیین شد. وایلا! درست است، یک مشکل جزئی به سرعت کشف شد. اندازه‌گیری‌ها با همان فرآیند آزمایش، اما با مواد بافر متفاوت تکرار شد. و معلوم شد که وزن‌های یکسانی از مواد بافر مختلف، با به دست آوردن مقدار یکسانی ماده گرما، با مقادیر متفاوتی گرم می‌شوند. استادان امور حرارتی بدون اینکه دو بار فکر کنند، یکی دیگر از ویژگی های مواد - ظرفیت گرمایی را وارد علم کردند. این کاملاً ساده است: ظرفیت گرمایی برای ماده ای که حاوی ماده کالری بیشتری است بیشتر است تا به همان تعداد درجه گرم شود، در حالی که همه چیزهای دیگر برابر هستند. صبر کنید صبر کنید! سپس برای تعیین اثر حرارتی به روش کالریمتری باید از قبل ظرفیت حرارتی ماده بافر را دانست! از کجا می دانی؟ اساتید گرما بدون زور زدن به این سوال هم جواب دادند. آنها به سرعت متوجه شدند که جعبه های آنها دستگاه های دو منظوره هستند که برای اندازه گیری نه تنها اثرات حرارتی، بلکه ظرفیت های گرمایی نیز مناسب هستند. به هر حال، اگر اختلاف دمای ماده بافر را اندازه بگیرید و میزان ماده مولد گرما جذب شده توسط آن را بدانید، پس ظرفیت گرمایی مورد نظر در بشقاب نقره ای شما قرار دارد! و چنین شد: اثرات حرارتی بر اساس دانش ظرفیت های گرمایی اندازه گیری شد و ظرفیت های گرمایی بر اساس اندازه گیری اثرات حرارتی شناسایی شد. و اگر کسی، نه از روی بدخواهی، بلکه صرفاً از روی کنجکاوی، بپرسد: "اول چه چیزی را اندازه گرفتید - گرما یا ظرفیت گرمایی؟" - سپس با این روحیه به او پاسخ داده شد: "گوش کن، پسر باهوش، اول چه شد - مرغ یا تخم مرغ؟" - و مرد عاقل فهمید که نباید سوالات احمقانه بپرسد.

به طور خلاصه: اگر سؤالات احمقانه نپرسید، پس همه چیز در روش کالریمتری خوب بود، به استثنای یک تفاوت ظریف. از همان ابتدا، این روش بر اساس این فرض کلیدی بود که ماده گرما فقط می‌تواند از اجسام گرم‌تر به اجسام با حرارت کمتر جریان یابد. سپس هیچ کس به یک چیز ساده فکر نکرده بود: اگر این اصل کلیدی درست باشد، با گذشت زمان دمای همه اجسام برابر می شود - و، همانطور که می گویند، آمین. با این حال، اگر کسی به آن فکر می کرد، به طور منطقی به او اعتراض می کرد که نقشه خدا نمی تواند حاوی چنین حماقتی باشد - و در این مورد همه آرام می شدند.

در یک کلام، مفهوم ماده گرما در علم به راحتی گرم می شود. بنابراین، لومونوسوف ما، با سادگی روستایی خود، در این بت نمی گنجید. از این گذشته، او به مفاهیم خاصی پایبند نبود، او در مورد آنها تحقیق کرد - و در ازای آن مفاهیم کافی را ارائه کرد. لومونوسوف در "تأملاتی در مورد علت گرما و سرما" (1744) به وضوح علت گرما را - که "" ذرات بدن است - بیان کرد. به هر حال، او بلافاصله یک نتیجه گیری خارق العاده انجام داد: "". امروزه از یک اصطلاح بسیار علمی تر استفاده می شود - "دمای صفر مطلق"، اما نام لومونوسوف ذکر نشده است. بالاخره او این بی تدبیری را داشت که مفهوم ماده گرمازا را از بین ببرد! بنابراین، او نوشت که فلاسفه نشان ندادند - "". اگر فیلسوفان از روش‌های مکانیک کوانتومی استفاده می‌کردند، به نوعی «کاهش عملکرد حرارتی» می‌رسیدند. اگرچه، با وجود تمام "تاریک گرایی قرون وسطایی"، این صراحتاً احمقانه بودن آن را ناشایست می دانستند - فقط در قرن بیستم رایج شد. هنوز منتظر طولانی بود … و لومونوسوف توهم زیر را برطرف کرد - در مورد وزن "ماده حرارتی". "". افسوس که رابرت بویل معروف کار اشتباهی انجام داده است: وقتی فلز برشته می شود، رسوب روی آن تشکیل می شود و وزن نمونه افزایش می یابد - اما به دلیل ماده ای که در نتیجه واکنش اکسیداتیو اضافه شده است. ""، علاوه بر این، "". اما لومونوسوف "" را نیز کنترل کرد.

در مقایسه با این استدلال‌های ویرانگر، کل دکترین ماده گرمازایی، حرف‌های کودکانه بود - حتی کارآموزان آزمایشگاه‌های شیمیایی هم این را فهمیدند.اما استادان دانشگاهی درستی لومونوسوف را تشخیص ندادند - آنها عاقلانه سکوت مرگباری را حفظ کردند. آنها به این نتیجه رسیدند: «در این مورد، ما چیزی برای بحث نداریم. اما نمی‌توان گفت که همه ما احمق هستیم و او به تنهایی یک نابغه است.» علاوه بر این، این فکر با وسواس به سر همه دانشگاهیان رسید. اگرچه دانشگاهیان به توافق نرسیدند، اما در ظاهر خود را به عنوان یک توطئه صد دلاری جهانی نشان داد. و همه آنها صادق ترین و نجیب ترین مردم بودند. در مورد انتخاب - یکدیگر صادق تر و نجیب تر هستند. یک صادق سوار بر یک صادق و یک شریف راند.

اویلر را که دوست لومونوسوف می‌دانستند، در نظر بگیرید. هنگامی که آکادمی علوم پاریس مسابقه ای را برای بهترین اثر در مورد طبیعت گرما اعلام کرد، برنده مسابقه شد و جایزه اویلر را دریافت کرد که در اثر ارائه شده نوشت: "" (1752). اما این مورد اویلر یک استثنا بود. بقیه "صادق و نجیب" سکوت کردند و صبورانه منتظر مرگ لومونوسوف (1765) بودند. و تنها پس از آن، پس از هفت سال دیگر منتظر ماندن برای وفاداری، آنها دوباره شروع کردند در مورد مواد گرمایی. ببینید، اعتراف به حق با لومونوسوف غیرممکن بود. حالا اگر کار کوچکی انجام می داد - مثلاً توهمات همان بویل را برملا می کرد و تمام - قانون لومونوسوف اکنون در کتاب های درسی قرار می گرفت، همانطور که قانون بویل-ماریوت است. و لومونوسوف فریفته شد و تمام علوم آن زمان را بیل زد. موافقم، در کتاب های درسی "قانون اول لومونوسوف"، "قانون دوم لومونوسوف" و غیره ننویسید. - وقتی امتیاز به ده ها می رود! دانش آموزان گیج خواهند شد! به همین دلیل است که حقایق تجربی تازه، که می‌توان آنها را به روح ماده گرما تفسیر کرد، با صدای بلندی گذشت.

و حقایقی وجود دارد. در آن روزگار، طبیعت شناسان یک مد داشتند: مخلوط کردن فلان مقدار آب سرد با فلان مقدار آب گرم - و تعیین دمای حاصل از مخلوط. تجربه فرمول ریچمن را تأیید کرد: مقدار دما یک میانگین وزنی بود - در مورد خاص، با مقادیر مساوی آب سرد و گرم، میانگین حسابی بود. و به این ترتیب: شیمیدان بلک، و سپس شیمیدان ویلکه، شروع به بررسی فرمول ریچمن برای مورد مخلوط کردن آب گرم نه با آب سرد، بلکه با یخ کردند - تصمیم گرفتند که در نقطه ذوب، «آن یخ، آن آب یک مزخرف است». نتیجه - امروز می توان با اطمینان گفت - کاملاً شگفت انگیز بود. دمای نهایی آب برای وزن یخ برابر اولیه در 0^OC و آب در 70^Oمعلوم شد که C از میانگین حسابی دور است - برابر با 0 است^OS. ذهن دمنده؟ و سپس! ذهن ها آنقدر تاریک بودند که مشتاقانه خود را به مفهوم "گرمای نهان ذوب یخ" تسلیم کردند. بر اساس این مفهوم، برای ذوب یخ، گرم کردن آن تا دمای ذوب کافی نیست، که نیاز به مقدار معینی از ماده گرمایی دارد که متناسب با ظرفیت گرمایی آن به آن منتقل شود - همچنین برای راندن مقدار زیادی ماده کالری به داخل یخ لازم است، که به ذوب شدن می انجامد. درست است، در طول ذوب، دمای یخ تغییر نمی کند، و دماسنج ها به این ماده کالری اضافی واکنش نشان نمی دهند - به همین دلیل است که گرمای ذوب "نهفته" نامیده می شود. همه چیز فکر شده است! و از همه مهمتر، تجربه تأیید می کند: جایی که، آنها می گویند، منبع حرارت آب در 70 می رود^Oج، اگر نه آب شدن یخ؟! به این ترتیب مقدار عددی گرمای نهان همجوشی آن را یافتیم. دانشگاهیان از خوشحالی گریه کردند - چشمان خود را روی این واقعیت بستند که منطق بلک و ویلک تحت این فرض اولیه ضروری کار می کند: میزان گرما در طبیعت حفظ می شود. با این فرض هذیانی، نتایج بلک و ویلکه در واقع وجود ماده گرما را تایید کرد. همه چیز دوباره شروع شد با این حال ، تلاش های لومونوسوف بیهوده نبود: ماده گرمایی فعلی به خاصیت خاصی مانند عدم وزن نسبت داده شد - در غیر این صورت ، در واقع خنده دار شد. و آنها به جای ماده کالری، مایع گرمایی بی وزنی را آزاد کردند که نام مناسبی برای آن انتخاب کردند: کالری. و زیباتر و زیباتر از قبل شدند.

چرا ما در این مورد با جزئیات صحبت می کنیم؟ زیرا مفید است که بدانیم چگونه این بازی در مورد گرمای نهان دگرگونی های کل در فیزیک ظاهر شد - که هنوز یک حقیقت علمی در نظر گرفته می شود. ما باید چند کلمه در مورد "علمی بودن" این "حقیقت" بگوییم.

تصور کنید: شیشه داخلی کالریمتر حاوی آب و یخ است - در تعادل حرارتی با یکدیگر و با یک ماده بافر. افزایش ناچیز دما، تا به اصطلاح. نقاط مایع - و تعادل فاز بین یخ و آب نقض می شود: یخ شروع به ذوب شدن می کند. گرمای این ذوب از کجا می آید؟ از یک ماده بافر یا چی؟ اما سپس دمای آن کاهش می یابد و جریان گرما "برای ذوب" متوقف می شود. در واقع تمام یخ ها ذوب می شوند و دما در نقطه مایع باقی می ماند. رسوایی!

شاید دانشگاهیان امروزی این نتیجه را نوعی استثنای آزاردهنده بدانند، زیرا در موارد دیگر، آنها می گویند، پایان ها کاملاً به هم می رسند - به عنوان مثال، هنگام محاسبه تعادل حرارتی ستاره tau-Ceti. نه عزیزان اینجا با «استثنا» پیاده نمی شوید. به نظر شما، تشکیل یخ در آب های آزاد نیز باید با یک اثر حرارتی همراه باشد - فقط اکنون همان "گرمای همجوشی" باید آزاد شود. شما عزیزان زحمت کشیدید تا بفهمید - این باید به چه نتایجی منجر شود؟ یخ از پایین رشد می کند و هدایت حرارتی یخ دو مرتبه بدتر از آب است. بنابراین، عملاً تمام "گرمای همجوشی" باید در آب زیر یخ آزاد شود. اگر مقادیر مرجع را در ساده ترین معادله تعادل حرارتی برای مورد مورد بررسی جایگزین کنیم، معلوم می شود که تشکیل یک لایه یخ 1 میلی متری باعث گرم شدن یک لایه 1 میلی متری آب مجاور تا 70 درجه می شود (و لایه آب 0.5 میلی متر - به اندازه 140 درجه؛ با این حال، در حال حاضر در 100^Oشروع به جوشیدن می کرد). این نتیجه را چطور دوست دارید عزیزان؟ شاید بگویید ما اختلاط حرارتی آب را بیهوده در نظر نگرفته ایم؟ در واقع، در محدوده 0^O تا 4^Oج، آب گرمتر فرو می رود و آب سردتر بالا می رود. چه! اما، حتی در شرایط چنین اختلاط، اگر منبع حرارتی در سطح آب وجود داشت، آب بالا گرمتر از زیر خواهد بود. در واقع، مشخصات دمای معمولی قطب شمال در آب زیر یخ به شرح زیر است: آب در تماس با یخ دمایی نزدیک به نقطه انجماد دارد و با افزایش عمق (در یک لایه خاص)، دما افزایش می‌یابد. این شواهد واضحی است: هیچ جریان گرمایی از یخ به آب وجود ندارد، حتی از یخ در حال رشد. اقیانوس شناسان مدت ها پیش متوجه این موضوع شده بودند، بنابراین چنین احمقی را اختراع کردند: "". این گرما در مرحله بعدی چه می کند، که در مقیاس منطقه ای، تریلیون ها کیلو کالری محاسبه می شود - اقیانوس شناسان دیگر اهمیتی نمی دهند. بگذارید مهندسان اتمسفر بیشتر با این گرما مقابله کنند. ممکن است تصور شود که اقیانوس شناسان نمی دانند که رسانایی گرمایی یخ دو مرتبه بدتر از آب است. شگفت زده می شود که اکسپدیشن های قطب شمال بارها و بارها به کجا می روند و هیدرولوژیست ها همراه با هواشناسان در آنجا چه می کنند - آیا مجسمه های یخی را بریده اند یا چه؟

و نیازی نیست که به سمت قطب شمال حرکت کنید تا مطمئن شوید که هنگام یخ زدن آب، گرما آزاد نمی شود. در تلویزیون، MythBusters یک تجربه بسیار قابل تکرار را نشان داد. یک بطری آبجو مایع فوق‌العاده خنک شده از یخچال خارج می‌شود. شما روی این بطری فرو می‌روید - و آبجوی موجود در آن در عرض چند ثانیه به تکه‌های یخ تبدیل می‌شود. و بطری سرد می ماند… این تجربه قدرت محبوبیت فوق العاده ای دارد. کلمات کلیدی: "گرم، سرد، بطری، آبجو" - همه چیز بسیار قابل درک است. حتی برای دانشگاهیان امروزی.

تصور کنید چقدر برای این دانشگاهیان سخت است: از آنجایی که "حرارت نهفته همجوشی" وجود ندارد، شما نه تنها مجبور خواهید بود فیزیک را برای کلاس هفتم بازنویسی کنید، بلکه بهانه گیری کنید - چگونه برخی از شیمیدان های قرون وسطایی بلک و ویلک آنها را فریب داده اند. و اگر دانشگاهیان هنوز راز آن ترفند را درک نکرده باشند، چگونه می توان خود را توجیه کرد؟ باشه بیا بهت نشون بدیم راز این است که یخ در 0 است^O، پس از مخلوط کردن آن با آب داغ، دمای آن را افزایش نمی دهد: در دمای ثابت ذوب می شود. و تا زمانی که به طور کامل ذوب شود، منبع خنک کننده است: آب در تماس با آن که ابتدا گرم بود، گرم می شود، سپس سرد می شود، سپس یخ … با وزن اولیه یخ مساوی در 0.^OC و آب در 70^OС، تمام آب حاصل در 0 خواهد بود^Oج. مورد، همانطور که می بینید، ساده است. اما نه، از ما توضیح می خواهند - اما می گویند گرمای آب گرم کجا بوده است؟ دوستان اگر قانون بقای گرما در طبیعت کار می کرد این سوال به جا بود. اما انرژی حرارتی حفظ نمی شود: آزادانه به اشکال دیگر انرژی تبدیل می شود. در زیر نشان خواهیم داد که یک سیستم بسته کاملاً قادر به تغییر دمای خود - و حتی به روش های مختلف است.

و در مورد چنین دگرگونی انبوهی از ماده مانند ذوب شدن، بدیهی است که نیازی به "گرمای نهان" ندارد. نمونه را تا نقطه ذوب آن گرم کنید - و در صورت لزوم آن را حفظ کنید - نمونه بدون کمک ذوب می شود. کسانی که فیلم حماسی «ارباب حلقه ها» را تماشا کردند احتمالا آخرین ثانیه های حلقه توانمندی را به یاد دارند. به دهان «کوه آتش‌نفس» افتاد - و حالا آنجا دراز می‌کشد، دروغ می‌گوید… گرم می‌شود، گرم می‌شود… و در نهایت - یک چماق! و به جای یک حلقه - در حال حاضر قطرات پخش شده است. این صحنه برای سازندگان فیلم بسیار موفق بود. حس کامل واقعیت!

(گزیده ای با انگشتر را می توانید در لینک مشاهده کنید:

طلا رسانایی گرمایی خوبی دارد و حلقه کوچک بود، بنابراین به یکباره به طور کامل گرم شد. و بلافاصله در کل حجم تا نقطه ذوب گرم شد - بلافاصله و ذوب شد، بدون نیاز به حرارت غیر ضروری. به هر حال، شاهدان عینی گرمایش ضایعات فلزی، به عنوان مثال، آلومینیوم در کوره های القایی، شهادت می دهند: به تدریج، قطره قطره ذوب نمی شود - برعکس، قطعات بیرون زده شروع به شناور شدن می کنند و بلافاصله در کل حجم خود جریان می یابند. در مورد یخ، عدم وجود تقاضای گرمای غیر ضروری برای ذوب شدن به سادگی آشکار نیست زیرا رسانایی حرارتی یخ بسیار بدتر از فلزات است. بنابراین، یخ به تدریج، قطره قطره آب می شود. اما اصل یکسان است: آنچه تا نقطه ذوب گرم می شود - سپس بلافاصله ذوب می شود.

او.خ درونسکی

کامل بخوانید