Мисли за термина LEIFIphysik

Мисли за понятието топлина

според д-р Берголд и проф. Sexl

Исторически преглед на развитието на термина "топлина".
За да се усмихнете, добавих обратно обаждане към калорията от незабравимия проф. R. Sexl.
Относно терминологията на термините в термодинамиката, принос на Dr. Берголд, от когото идва рецензията за Калорикум.

Преглед на предишния подход в часовете по физика

В миналото „количеството топлина“ първоначално беше въведено като основно количество (ΔQ) с единица килокалория. Основният метод за измерване беше тест за смес, а по-късно и тест за нагряване с потапящ нагревател (без да се измерва електрическата работа; той трябваше да бъде "един и същ" потапящ нагревател всеки път, каквото и да означава това). Последният етап беше определянето на "механичен топлинен еквивалент", напр. с манивелата на Schürholz. Този път по същество е историческият. Дълго време законът за запазване на топлината се разглежда отделно от закона за запазване на механичната енергия. С експериментите си по пробиване на оръдия (виж модела в Дойческия музей, Отдел по топлинни науки), Румфорд инициира обединяване на двете изречения. Робърт Майер видя връзката ясно (мисловен експеримент върху специфичната топлина на газовете) и Джоул я подкрепи експериментално.

Днес нямаме причина да следваме доактически историческия път. Не е толкова важно калориите да не са разрешени като единица от 1 януари 1978 г. (вж. Sexl: Сбогом на калорията). По-важно е енергията да се разглежда от самото начало като цялостно запазено количество и, когато изглежда, че не е запазено, веднага търсим ефекта, зад който може да се скрие недостигът или излишъкът. Експериментите за енергоспестяване са останали, само реда им се е променил и тяхната интерпретация. Така че не можете да правите без тестовете за смесване. Защото идеята, че енергията тече в нагрятото тяло по време на триене без загуба, би била без никакво знание, ако тази вътрешна енергия никога не може да бъде възстановена или ако тя не излезе напълно, когато тялото се охлади до първоначалната температура. За да го изразим в техническия жаргон: Трябва да се използват поне примери, за да се провери дали вътрешната енергия е променлива на състоянието. Сега телата се охлаждат само когато влязат в контакт с по-студени. За съжаление, триенето не може да бъде обърнато. Затова човек прави опити за смесване.

Роман Сексъл: Сбогом на калориите (от реч на издателско парти)

Ако взема думата тук, това е да се сбогувам със стар приятел с няколко трогателни думи. Това е калорията, която в нашите среди също стана известна с псевдонимите на килокалорията или международната трапезна калория. Тя беше жестоко убита, наш стар приятел, от разпоредбите на закона за мерните единици, който я уби заедно с някои от любимите актьори на международната училищна сцена. Трябва да се сбогуваме с килограмомера, Гаус и много други спътници на физическия ни живот до момента.

С калориите също така паметта на калориите, топлинното вещество, умира и това преминаване е може би най-характерно за дематериализацията, дори дематериализацията на физиката, причинена от Радкиалинските от калибровъчните служби.

Много е казано за калориите през дългия му живот. Преди всичко, че тя ви дебелее, за което трябва да напомня нейният прякор Кило-калория. Аз самият предпочитам понятието „международни калории на масата“, което поне напомня за удоволствията на масата, свързани с него. През последните години обаче много лекари установиха, че калориите всъщност не ви напълняват. От научна гледна точка на физиката това е много лесно да се покаже. Просто помислете за известната връзка на Айнщайн E = m × c 2. С него можем просто да изчислим масовия еквивалент на калория и да установим, че той е само 5 × 10 -11 грама. Следователно, за да качите 1 килограм, трябва да консумирате 20 трилиона килокалории. Поради това беше наистина погрешно да се подозира, че калориите ви напълняват.

В нашата скръб за починалите може да остане утехата: нейният наследник Джоул е кръстен поне на бирар от Манчестър и затова и тук е запазен споменът за енергични удоволствия от трапезата. И все пак калориите са незаменими. Незаменим по два начина.

Нека си спомним само красивите учебни стихове за извикването на калориите. Колко загадъчно звучеше: Вземете 1 килограм вода, нормално въздушно налягане и бавно загрявайте от 14,5 до 15,5 градуса. Тази рецепта напомняше на мистериозните рецепти на друидите, които внимателно различаваха международната калория от по-ниските си конкуренти, средните и други ужасни калории. Тук ще бъдат загубени учебните знания за бъдещите директори на калибрационни кабинети, когато извикването на калориите с пеенето на свещени песнопения от лунна светлина в полунощ вече няма да бъде предмет на бъдещето.

Сбогуването с калориите е двойна загуба. Не само ще пропускаме любимия си изпитен материал в бъдеще, последните романтични кътчета на нашата наука ще бъдат загубени и физиката отново ще бъде демитологизирана с една стъпка. и лишени от своите прелести. Колко хубаво и объркващо беше досега да можеш да използваш килокалории или джаули или киловатчас или конски сили. Прозрачността е новата модна дума в политиката, както и във физиката.

Колко неромантичен става животът ни, когато напр. попитайте колко киловат часа има нашият празник тук? Тук ни сервираха цял киловат час, а храната ни струва около двадесет пфенинга енергия за почитания издател. От друга страна, ако директорът на издателството ни попита: „Какво постигнахте“, можем да отговорим: около един киловат час на ден! В резултат на това - издателят заключава с острота на бръснача - нашата работа струва около марка на седмица, като се вземе предвид 5-дневната седмица.

Загубата на романтиката на калориите води до ужасяваща прозрачност и в други области. По-евтино ли е да ядете батерии с фенерчета или хайвер? Батериите с фенерче са очевидно за предпочитане, тъй като струват само около 800 DM на киловат час, докато хайверът днес струва гордата цена от 1000 DM на киловат час. Дори ежедневният ни хляб струва около 3 DM за един киловат час и по този начин оценяваме напълно услугите на електрическите компании, чийто дневен киловат час, фанатично изчистен от всички атомни добавки, винаги можем да се насладим за 20 пфеннига.

Така че ние скърбим за вас, любими калории, затъмнихме всички връзки и издигнахме нашата 100-ватова чаша в паметта ви.

Относно терминологията

В учебната програма (имайки предвид тази от 1977 г.), както в текста по-горе, думите топлина и топлинна енергия бяха внимателно избягвани. „Затопляне“ винаги се използва като синоним на „повишаване на температурата“. Да наричаме вътрешната енергия като цяло топлинна енергия, както се случва от време на време в литературата, няма смисъл. Тъй като понякога можете да ги променяте, без това да е свързано с нагряване или охлаждане (изпаряване, топене, химическо преобразуване).

При топлината като преходна променлива е различно. Термодинамиката прави разлика между два вида взаимодействия между системите, термичното - единствено поради нередовното движение на частиците, без макроскопичен "механизъм" - и нетермичното. Енергията, която преминава през термично взаимодействие, се нарича топлина, цялата енергия, която преминава по нетермичен начин, се нарича работа. Това разграничение е важно за самата термодинамика, т.е. изявленията, свързани с 2-ри закон, съществени, но без значение за разбирането на енергийния закон. Всъщност отвлича вниманието от най-важното. Защото за запазването на енергията всъщност няма значение как системите взаимодействат; В затворената система енергията винаги остава постоянна.

Разбира се, полезно е да има количества за определени видове взаимодействия, които позволяват да се изчисляват енергийните разходи, напр. Сила и разстояние при механично взаимодействие. В учебната програма понятието енергия дори е въведено с помощта на тези количества.

Ученикът не печели нищо за своята концепция за енергия, ако се научи да класифицира рязко енергийните преходи. От друга страна, той трябва да знае къде да търси енергията в дадена система, от кои параметри и с кои функции може да се изчисли. Поради тези причини учебната програма на средното училище не дефинира термина „топлина“. Термините топлинен капацитет и специфичен топлинен капацитет са жалко, но те обикновено са установени и следователно не могат да бъдат избегнати. Учебната програма, от друга страна, прави разлика между формите на вътрешна, кинетична и надморска енергия за съхранена енергия.

За историята

Дълго време се смяташе, че топлината е вещество, което не може нито да се генерира, нито да се унищожи. Това вещество се наричаше „калорикум“. Според това мнение, когато се нагрява, Caloricum преминава от горещото тяло към студеното. Много явления биха могли да бъдат обяснени задоволително с тази хипотеза и така се получи, че около 1800 г. теорията за термичното вещество е почти универсално призната.

Свойства, приписвани на калориума:

Калорикумът е еластична течност, течност, частиците от която се отблъскват, докато в същото време те се привличат от частиците на обикновената тежка (претегляема) материя, при което силата на привличане зависи от качеството на материята и нейното агрегатно състояние.
Тази течност не може нито да бъде унищожена, нито създадена; Законът за опазване е достатъчен, точно като значима материя.
Във важните вещества калориумът може да присъства както измеримо, така и скрито. Във втория случай топлинното вещество образува вид химическа връзка с търсеното вещество.
Нямаше единодушно мнение за теглото на топлинното вещество. Идеите варират от положителна маса до безтегловност до отрицателна маса.

През 1796 г. Бенджамин Томпсън, по-известен като граф Румфорд от Бавария (титла, придобит от него като дългогодишен съветник на баварския курфюрст), публикува „Разследване за произхода на топлината, генерирана от триене“. В тази работа той посочи, че цевите на оръдията се нагряват много при пробиване и че няма ограничения за генерираната топлина. Тъй като това състояние на нещата противоречи на теорията на материята, Ръмфорд стигна до заключението, че много по-вероятно е топлината да бъде „някакво движение“.