ЩО ТАКЕ ТЕПЛОТА

ЩО ТАКЕ ТЕПЛОТА

Чим відрізняється гаряче тіло від холодного? На це питання до початку XIX століття  відповідали так: гаряче тіло містить більше теплорода (чи теплотвора), чим холодне. Абсолютно так само, як суп солоніший, якщо містить більше солі. А що такий теплород? На це слідувала відповідь: "Теплород - це теплова матерія, це елементарний вогонь". Таємничо і незрозуміло. А по суті справи, це відповідь така ж, як пояснення, що таке мотузок:. "Мотузок - це мотузиво просте". Разом з теорією теплорода вже давно існував інший погляд на природу теплоти. Його відстоювали з великим блиском багато видатних учених XVI - XVIII століть.

Дослід Резерфорда

Rezerforda. from ivan1660

Трохи історії про закон збереження енергії.

Трохи історії про закон збереження енергії.

Закон збереження енергії міг тбути сформульований лише тоді, коли досить виразними стали представлення про механічну природу теплоти і коли техніка поставила практично важливе питання про еквівалент між теплом і роботою.

Перший досвід для встановлення кількісного співідношення між теплом і роботою був виконаний відомим фізиком Румфордом (1753-1844). Він працював на заводі, де виготовляли гармати. Коли свердлять дуло знаряддя, виділяється тепло. Як оцінити його? Що прийняти за міру теплоти? Румфорду прийшло в голову роботу, виконану при свердлінні, поставити в порівнянні з нагріванням тієї або іншої кількості води на те або інше число градусів. У цьому дослідженні, напевне вперше чітко виражена думка що тепло і робота : повинні мати загальну міру.

Калорія – одиниця роботи?

Калорія – одиниця роботи?

Ми знаємо принаймні дві одиниці енергії – джоуль і кілограм-сила-метр. Та при вивченні теплових явищ по традиції використовують і третю одиницю – калорію. Правда крім неї список одиниць не вичерпується. Можливо у кожному конкретному випадку використання різних одиниць виправдовується. Та у прикладах, звʼязаних з переходом енергії з одного виду в інший, виникають труднощі з одиницями.

Система СІ використовує одну одиницю – джоуль, як для енергії так і для кількості теплоти. Проте, в силу традиції, доречно познайомитись з одиницею кількості теплоти – калорією.

Мала калорія (кал) – це кількість енергії, яка необхідна для того щоб нагріти 1 грам води на 1 градус С. Велика одиниця (ккал) в тисячу разів більша від малої – кілокалорія.

Відношення між калорією і механічними одиницями роботи знаходять нагріваючи воду механічним шляхом. Такі досліди ставились багато разів. Наприклад, підвищити температуру води,  енергійним перемішуванням. Із таких вимірювань було знайдено:

1 кал = 0,427кгс·м = 4.18 Дж.

По скільки одиниці енергії і роботи однакові, то і калорією можемо вимірювати роботу. На підіймання кілограмової гирі на метрову висоту потрібно затратити 2,35 калорій. Звучить не звично, та і порівнювати підіймання вантажу з нагріванням води не зручно. Тому у механіці і не користуються калорією. Про те, має широке застосування в біології, хімії, харчовій промисловості та суміжних галузях.

Великий закон природи

Великий закон природи

Нам доводилося спостерігати, що кінетична енергія переходить чи перетворюється в потен­ціальну, і навпаки. Так, наприклад, кинули вер­тикально вгору м'яч. Виконавши певну роботу, ми надали м'ячу кінетичної енергії. У міру того як м'яч піднімається, його кінетична енергія зменшується, оскільки зменшується його швид­кість, але зростає потенціальна енергія м'яча, бо чим вище м'яч знаходитиметься над поверхнею Землі, тим більшу роботу зможе виконати при падінні із цієї висоти. Коли м'яч досягне найви­щої точки підйому, вся надана йому кінетична енергія буде затрачена, а потенціальна досягне максимального значення. Під час падіння м'яча відбувається зворотне перетворення потенціаль­ної енергії в кінетичну.

Робота і кінетична енергія

Робота і кінетична енергія

Виконувати певну роботу може не тільки підняте над Землею чи пружно деформоване тіло, а й рухоме тіло. Пригадуєте, як в тому ж мультфільмі «Ну, постривай!» вовк, рухаючись за катером на водяних лижах, так сильно розігнався, що за інерцією вилетів на сушу, легко зруйнував огорожу, подолав інші перешкоди. До того ж треба врахувати, що коли вовк рухався по суші, він виконував велику роботу на подолання сил тертя лиж по піску. Усяке рухоме тіло виконує роботу, долаючи різні перешкоди, тобто всяке рухоме тіло має енергію руху або кінетичну енергію.