Gondolatok a hő távra LEIFIphysik
Gondolatok a hő fogalmáról
szerint dr. Bergold és Prof. Sexl
- Történelmi áttekintés a "hő" kifejezés fejlődéséről.
- Hogy elmosolyodjon, visszahívja a kalóriát a felejthetetlen Prof. R. Sexl.
- A termodinamikai kifejezések terminológiájával kapcsolatban Dr. Bergold, akitől a Caloricum felülvizsgálata származik.
Fizika órán az előző megközelítés áttekintése
A múltban a "hőmennyiséget" kezdetben alapmennyiségként (ΔQ) vezették be a kilokalória egységben. Az alapvető mérési módszer egy keverékpróba volt, később pedig egyre inkább a merülő fűtéssel végzett fűtési teszt (az elektromos munka mérése nélkül; ennek minden alkalommal "ugyanaznak" a merülő fűtésnek kellett lennie, bármit is jelenthet ez). A következtetés a "mechanikus hőegyenérték" meghatározását jelenti, például a Schürholz-hajtókarral. Ez az út lényegében a történelmi. A hőmennyiség megőrzési törvényét sokáig külön tekintették a mechanikai energia megőrzéséről szóló törvényre. Az ágyúfúrási kísérleteivel (lásd a Deutsches Museum, Hőtudományi Tanszék modelljét) Rumford elindította a két mondat egyesítését. Robert Mayer világosan látta az összefüggést (gondolatkísérlet a gázok specifikus hőin), Joule pedig kísérletileg alátámasztotta.
Ma nincs okunk arra, hogy doaktikusan kövessük a történelmi utat. Nem olyan fontos, hogy a kalória egységként 1978. január 1-je óta nem engedélyezett (vö. Sexl: Búcsú a kalóriától). Sokkal fontosabb, hogy a kezdetektől fogva átfogó, konzervált mennyiségként szemléljük az energiát, és ahol úgy tűnik, hogy nem konzervált, azonnal keressük azt a hatást, amely mögött a hiány vagy a felesleg elrejthető. Az energiatakarékossági kísérletek megmaradtak, csak sorrendjük és értelmezésük változott. Tehát nem lehet nélkülözni a keverési teszteket. Mert annak az elképzelésnek, hogy az energia a súrlódás során veszteség nélkül áramlik a fűtött testbe, nem lenne valódi értéke, ha ezt a belső energiát soha nem lehetne visszanyerni, vagy ha a test eredeti hőmérsékletre hűlve nem jönne ki teljesen. Műszakilag: Legalább példákkal kell tesztelni, hogy a belső energia állapotváltozó-e. A testek csak akkor hűlnek le, ha hidegebbekkel érintkeznek. Sajnos a súrlódást nem lehet megfordítani. Ezért keverési kísérleteket teszünk.
Roman Sexl: Búcsú a kalóriatól (egy kiadói buli beszédétől)
Ha itt veszem át a szót, az egy régi baráttól való néhány búcsúzó elköszönés. Ez a kalória, amely köreinkben a kilokalória vagy a nemzetközi asztali kalória fedőneve alatt is ismertté vált. Kegyetlenül meggyilkolták, régi barátunkat, a metrológiai egységekről szóló törvény rendelkezései, amelyek megölték néhány más kedvenc színésszel együtt a nemzetközi iskolai könyv színtéren. Búcsúznunk kell a kilogramm métertől, Gauséktól és eddigi fizikai életünk sok más társától.
A kalóriával a kalória, a hőanyag emléke is elhal, és ez az elmúlás talán a fizika dematerializációjára, sőt dematerializációjára jellemző, amelyet a kalibrációs irodák Radkialinskisai okoztak.
Sokat mondtak a kalóriákról hosszú életük során. Mindenekelőtt az, hogy kövérít, amire a Kilo-Calorie becenevére emlékeztetnie kell. Jómagam messze előnyben részesítem a "nemzetközi asztali kalóriák" kifejezést, amely legalább a vele kapcsolatos asztali élvezetekre emlékeztet. Az utóbbi években azonban sok orvos megállapította, hogy a kalóriák valójában nem híznak meg. A fizika tudományos szempontból ezt nagyon könnyű kimutatni. Vegyük csak Einstein híres relációját E = m × c 2. Segítségével könnyen kiszámíthatjuk a kalória tömegegyenértékét, és megállapíthatjuk, hogy ez csak 5 × 10 -11 gramm. Ezért 1 kilogramm megszerzéséhez 20 billió kilokalóriát kell elfogyasztania. Ezért nagyon helytelen volt azt gyanítani, hogy a kalóriák híznak.
Az elhunytak iránti bánatunkban a vigasz megmaradhat: utóda, Joule legalább egy manchesteri sörfőzőről kapta a nevét, és így az energikus étkezési élvezetek emléke itt is megőrződik. Ennek ellenére a kalória pótolhatatlan. Kétféle módon pótolhatatlan.
Emlékezzünk csak a szép tankönyvversekre a kalória megidézéséről. Milyen titokzatosan hangzott: Vegyünk 1 kilogramm vizet, normál légnyomáson, és lassan melegítsük 14,5-15,5 fokra. Ez a recept a druidák titokzatos receptjeire emlékeztetett, amelyek gondosan megkülönböztették a nemzetközi kalóriát alsóbbrendű versenytársaiktól, közepes és egyéb szörnyű kalóriáktól. A kalibrációs irodák jövőbeli igazgatóinak tankönyvi ismeretei itt vesznek el, amikor a kalória megidézése, éjfélkor a holdfény által szent énekek énekével a jövőben már nem lesz tárgya.
A kalóriáktól való búcsúzás kettős veszteség. Nemcsak a jövőben fog hiányozni szeretett vizsgaanyagunk, elvesznek tudományunk utolsó romantikus zugai, és a fizika ismét egy lépéssel demitologizálódik. és megfosztották bájaiktól. Milyen szép és zavaró volt eddig, hogy kilokalóriát vagy joule-t, vagy kilowattórát vagy lóerőt tudtam használni. Az átláthatóság az új divatszó a politikában, valamint a fizikában.
Mennyire nem romantikus az életünk, amikor például azt kérdezzük, hány kilowattóra van itt az ünnepünkön? Itt egy teljes kilowattórát szolgáltak fel nekünk, és ételeink körülbelül húsz pfennig energiát érnek el a tisztelt kiadó számára. Másrészt, ha a kiadóigazgató megkérdezte tőlünk: "Mit értél el", válaszolhatunk: körülbelül napi egy kilowattórát! Ennek eredményeként - a kiadó borotválkozónak találja a következtetést - munkánk körülbelül öt márkát ér hetente, figyelembe véve az ötnapos hetet.
A kalória romantikájának elvesztése borzalmas átláthatósághoz vezet más területeken is. Olcsóbb zseblámpa elemeket vagy kaviárt enni? A zseblámpa akkumulátorai egyértelműen előnyösebbek, mivel ezek csak kb. 800 DM/kilowattóra, míg a kaviár ma büszke, 1000 DM/kilowattóra árba kerül. Még a napi kenyerünk is kb. 3 DM egy kilowattórára, és így teljes mértékben értékeljük az áramszolgáltatók szolgáltatásait, amelyek napi kilowattóráját, fanatikusan megtisztítva az összes atomi adaléktól, mindig 20 pfennig élvezhetjük.
Szóval gyászolunk érted, szeretett kalória, elfátyoloztuk az összes kapcsolatot, és emeljük a memóriádba 100 wattos poharunkat.
A terminológiáról
A tantervben (értsd: az 1977-ből származó), mint a fenti szövegben, gondosan kerülték a hő és a hőenergia szavakat. A "felmelegedés" kifejezés mindig a "hőmérséklet-emelkedés" szinonimája. A belső energia egészének hőenergiának nevezése, ahogy az az irodalomban időnként előfordul, nincs értelme. Mert néha megváltoztathatja őket anélkül, hogy ez hevítéssel vagy hűtéssel járna (párolgás, olvadás, kémiai átalakulás).
Más a hő, mint átmeneti változó. A termodinamika kétféle interakciót különböztet meg a rendszerek között, a termikus - kizárólag a rendezetlen részecskemozgás miatt, makroszkopikus "mechanizmus nélkül" - és a nem termikus között. A termikus kölcsönhatáson áthaladó energiát hőnek nevezzük, minden energiát, amely nem termikus úton halad át, munkának nevezünk. Ez a megkülönböztetés elengedhetetlen a tényleges termodinamika, vagyis a 2. törvényhez kapcsolódó állítások szempontjából, de lényegtelen az energiatörvény megértése szempontjából. Valójában elvonja a figyelmet a lényegről. Mert az energia megőrzése szempontjából nem mindegy, hogy a rendszerek hogyan hatnak egymással; A zárt rendszerben az energia mindig állandó marad.
Természetesen hasznos, ha bizonyos interakciós típusokhoz olyan mennyiségek vonatkoznak, amelyek lehetővé teszik az energia-ráfordítás kiszámítását, például az erő és az elmozdulás a mechanikus kölcsönhatás során. A tantervben az energia fogalmát még ezeknek a mennyiségeknek a felhasználásával is bevezetik.
A hallgató semmit sem nyer energiafelfogásáért, ha megtanulja élesen osztályozni az energiaátmeneteket. Másrészt tudnia kell, hogy az adott rendszerben hol keresse az energiát, mely paraméterekből és mely funkciókkal számolható. Ezen okok miatt a középiskolai tanterv nem határozza meg a „melegség” kifejezést. A hőkapacitás és a fajlagos hőkapacitás kifejezés nem szerencsés, de általánosan elfogadott, ezért nem kerülhető el. A tananyag viszont megkülönbözteti a tárolt energia belső, mozgási és magassági energiáját.
A történelemről
Sokáig azt hitték, hogy a hő olyan anyag, amely nem keletkezhet és nem semmisíthető meg. Ezt az anyagot "caloricum" -nak hívták. E nézet szerint a melegítéskor a Caloricum a forró testből átkerült a hideg testbe. Számos jelenséget ezzel a hipotézissel lehet kielégítően megmagyarázni, és így történt, hogy 1800 körül a termikus anyag elmélet szinte egyetemesen elismert volt.
A kalóriának tulajdonított tulajdonságok:
- A kalória egy rugalmas folyadék, olyan folyadék, amelynek részecskéi taszítják egymást, ugyanakkor vonzzák őket a hétköznapi, mérlegelhető (mérhető) anyag részecskéi, ahol a vonzerő az anyag minőségétől és összesített állapotától függ.
- Nem lehet sem elpusztítani, sem létrehozni ezt a folyadékot; a természet megőrzésének törvénye elég, mint az elgondolkodtató anyag.
- A töprengő anyagokban a kalória mérhetően és látensen egyaránt jelen lehet. A második esetben a hőanyag egyfajta kémiai kötést képez a tűnődő anyaggal.
- A meleg anyag súlyáról nem volt egyöntetű vélemény. Az ötletek a pozitív tömegtől a súlytalan és a negatív tömegig terjedtek.
1796-ban Benjamin Tompson, ismertebb nevén bajor gróf Rumford (ezt a címet a bajor választó régóta tanácsadójaként szerezte meg) közzétette a "Vizsgálatot a súrlódás által termelt hő keletkezéséről". Ebben a munkában rámutatott, hogy az ágyúcsövek nagyon kiforrnak, ha unatkoznak, és hogy a keletkező hőnek nincsenek korlátai. Mivel ez a helyzet teljesen ellentmond az anyagelméletnek, Rumford arra a következtetésre jutott, hogy a hő sokkal valószínűbb, hogy "valamiféle mozgás".