Gândurile pe termen termic LEIFIphysik

Gânduri asupra conceptului de căldură

potrivit Dr. Bergold și Prof. Sexl

Prezentare istorică a dezvoltării termenului „căldură”.
Pentru a vă face să zâmbiți, există un callback al caloriilor de la de neuitat prof. R. Sexl.
Despre terminologia termenilor din termodinamică, o contribuție a Dr. Bergold, de la care vine recenzia Caloricumului.

Revizuirea abordării anterioare la ora de fizică

În trecut, „cantitatea de căldură” a fost inițial introdusă ca o cantitate de bază (ΔQ) cu unitatea de kilocalorie. Metoda de măsurare de bază a fost un test de amestec și mai târziu testul de încălzire cu încălzitorul cu scufundare (fără a măsura funcționarea electrică; trebuia să fie „același” încălzitor cu scufundare de fiecare dată, orice ar putea însemna asta). Etapa finală a fost determinarea „echivalentului mecanic de căldură” de ex. cu manivela Schürholz. Această cale este în esență cea istorică. Multă vreme legea conservării căldurii a fost văzută separat de legea conservării energiei mecanice. Cu experimentele sale în forarea tunurilor (a se vedea modelul din Deutsches Museum, Departamentul de Științe ale Căldurii), Rumford a inițiat o unire a celor două propoziții. Robert Mayer a văzut clar conexiunea (experiment de gândire asupra căldurilor specifice gazelor) și Joule a susținut-o experimental.

Astăzi nu avem motive să urmăm în mod didactic calea istorică. Nu este atât de important ca caloria să nu fie permisă ca unitate de la 1 ianuarie 1978 (cf. Sexl: Adio caloriilor). Este mai important să avem din vedere energia de la început ca o cantitate conservată cuprinzătoare și, acolo unde nu pare să fi fost conservată, căutăm imediat efectul în spatele căruia ar putea fi ascunse deficitul sau excesul. Experimentele privind conservarea energiei au rămas, doar ordinea lor s-a schimbat și interpretarea lor. Deci, nu puteți face fără testele de amestecare. Deoarece ideea că energia curge în corpul încălzit în timpul fricțiunii fără pierderi nu ar avea nicio valoare reală dacă această energie internă nu ar putea fi recuperată niciodată sau dacă nu ar ieși complet atunci când corpul a fost răcit la temperatura inițială. În termeni tehnici: trebuie folosite cel puțin exemple pentru a testa dacă energia internă este o variabilă de stare. Acum corpurile se răcesc doar atunci când intră în contact cu cele mai reci. Din păcate, frecarea nu poate fi inversată. Prin urmare, se fac încercări de amestecare.

Roman Sexl: Adio la calorii (dintr-un discurs la o petrecere de editare)

Dacă iau cuvântul aici, este să-mi iau rămas bun de la un vechi prieten în câteva cuvinte emoționante. Este caloria, care în cercurile noastre a devenit cunoscută și sub pseudonimele kilocaloriei sau calorii internaționale de masă. A fost ucisă cu cruzime, vechiul nostru prieten, prin dispozițiile Legii unităților în metrologie, care a ucis-o împreună cu alți actori preferați pe scena cărții școlare internaționale. De asemenea, trebuie să ne luăm la revedere de la kilogrammetru, Gauss și mulți alți însoțitori ai vieții noastre fizice anterioare.

Odată cu caloriile, memoria caloricului, a substanței de căldură, moare și ea, iar această trecere este probabil cea mai caracteristică a dematerializării, chiar a dematerializării fizicii, care a fost cauzată de Radkialinski din birourile de calibrare.

S-au spus multe despre calorii în viața sa lungă. Mai presus de toate, că te îngrașă, lucru pe care porecla ei Kilo-Calorie ar trebui să-l amintească. Eu însumi prefer termenul „calorii internaționale de masă” de departe, care măcar amintește de deliciile de masă asociate cu acesta. Cu toate acestea, în ultimii ani, mulți medici au descoperit că caloriile nu te îngrașă de fapt. Din punct de vedere științific al fizicii, acest lucru este foarte ușor de arătat. Luați în considerare faimoasa relație a lui Einstein E = m × c 2. Cu el putem calcula cu ușurință masa echivalentă a unei calorii și putem constata că este doar 5 × 10 -11 grame. Prin urmare, pentru a câștiga 1 kilogram, trebuie să consumi 20 de trilioane de kilocalorii. Prin urmare, a fost cu adevărat greșit să bănuim că caloriile te îngrașă.

În durerea noastră pentru cei plecați, consolarea poate rămâne: succesorul ei, Joule, este cel puțin numit după un fabricant de bere din Manchester, astfel încât memoria plăcerilor energice de luat masa este păstrată și aici. Cu toate acestea, caloria este de neînlocuit. De neînlocuit în două moduri.

Să ne amintim doar de frumoasele versete de manual despre evocarea caloriilor. Cât de misterios a sunat: Ia 1 kilogram de apă, presiunea normală a aerului și încălzește încet de la 14,5 la 15,5 grade. Această rețetă amintea de rețetele misterioase ale druizilor, care distingea cu atenție caloriile internaționale de concurenții săi inferiori, caloriile medii și alte calorii cumplite. Cunoașterea manualelor pentru viitorii directori de birouri de calibrare se va pierde aici când evocarea caloriilor cu cântarea cântărilor sacre la lumina lunii la miezul nopții nu va mai fi subiect în viitor.

Să ne luăm adio de la calorii este o dublă pierdere. Nu numai că ne va fi dor de materialul nostru de îndrăgit examen, în viitor, ultimele colțuri romantice ale științei noastre vor fi pierdute, iar fizica va fi demitologizată cu un singur pas. și lipsiți de farmecele lor. Cât de frumos și confuz a fost până acum să poți folosi kilocalorii sau jouli sau kilowatti oră sau cai putere. Transparența este noul cuvânt cheie în politică, precum și în fizică.

Cât de neromantică devine viața noastră când de ex. întrebați câți kilowați-ore are sărbătoarea noastră aici? Un întreg kilowatt-oră ne-a fost servit aici, iar mâncarea noastră are o valoare de aproximativ douăzeci de pennigri de energie pentru veneratul editor. Pe de altă parte, dacă directorul publicării ne-a întrebat „Ce ai realizat”, putem răspunde: aproximativ un kilowat oră pe zi! Drept urmare - concluzionează editorul cu claritate - munca noastră valorează aproximativ o notă pe săptămână, ținând cont de săptămâna de cinci zile.

Pierderea romantismului caloric duce la o transparență îngrozitoare și în alte domenii. Este mai ieftin să mănânci baterii pentru lanterne sau caviar? Bateriile cu lanterne sunt în mod clar preferabile, deoarece costă doar aproximativ 800 DM pe kilowatt oră, în timp ce caviarul costă astăzi prețul mândru de 1.000 DM pe kilowatt oră. Chiar și pâinea noastră zilnică costă aproximativ 3 DM pentru un kilowatt oră, și așa apreciem pe deplin serviciile companiilor de electricitate, a căror kilowatt oră zilnică, curățate fanatic de toate adaosurile atomice, ne putem bucura întotdeauna de 20 pfennigs.

Așa că ne jelim pentru tine, iubite calorii, veilerul tuturor conexiunilor și ne ridicăm sticla de 100 de wați în memorie.

Despre terminologie

În programa (adică cea din 1977), ca și în textul de mai sus, cuvintele căldură și energie termică au fost evitate cu atenție. „Încălzirea” este întotdeauna utilizată ca sinonim pentru „creșterea temperaturii”. A numi energia internă ca întreg ca energie termică, așa cum se întâmplă din când în când în literatură, nu are sens. Deoarece uneori le puteți schimba fără ca acest lucru să fie asociat cu încălzirea sau răcirea (evaporare, topire, conversie chimică).

Este diferit cu căldura ca variabilă de tranziție. Termodinamica face distincția între două tipuri de interacțiune între sisteme, cea termică - numai datorită mișcării dezordonate a particulelor, fără un „mecanism” macroscopic - și cea netermică. Energia care trece prin interacțiunea termică se numește căldură, toată energia care trece într-un mod non-termic se numește muncă. Această distincție este importantă pentru termodinamica propriu-zisă, adică afirmațiile legate de legea a 2-a, esențiale, dar irelevante pentru înțelegerea legii energiei. De fapt, distrage atenția de la esențial. Deoarece pentru conservarea energiei nu contează cum interacționează sistemele; În sistemul închis energia rămâne întotdeauna constantă.

Desigur, este util să aveți cantități pentru anumite tipuri de interacțiuni care permit calcularea cheltuielilor de energie, de ex. Forța și distanța în interacțiunea mecanică. În curriculum, conceptul de energie este chiar introdus folosind aceste cantități.

Elevul nu câștigă nimic pentru concepția sa despre energie dacă învață să clasifice tranzițiile energetice brusc. Pe de altă parte, el trebuie să știe unde să caute energia într-un sistem dat, din ce parametri și cu ce funcții poate fi calculată. Din aceste motive, programa școlii medii nu definește termenul „căldură”. Termenii capacitate termică și capacitate termică specifică sunt nefericite, dar sunt în general stabiliți și, prin urmare, nu pot fi evitați. Curriculumul, pe de altă parte, diferențiază formele de energie internă, cinetică și de înălțime pentru energia stocată.

Despre istorie

Multă vreme s-a crezut că căldura era o substanță care nu putea fi nici generată, nici distrusă. Această substanță a fost numită „caloricum”. Conform acestui punct de vedere, atunci când este încălzit, Caloricum a trecut de la corpul fierbinte la cel rece. Multe fenomene ar putea fi explicate în mod satisfăcător cu această ipoteză, astfel încât s-a întâmplat că încă din 1800 teoria substanței termice a fost aproape universal recunoscută.

Proprietăți atribuite caloricului:

Caloriul este un lichid elastic, un fluid, ale cărui particule se resping reciproc, în timp ce sunt atrase de particulele de materie obișnuită ponderabilă (greu), prin care forța de atracție depinde de calitatea materiei și de starea agregată.
Nu se poate nici distruge, nici crea acest fluid; o lege a conservării, ca și materia ponderabilă, este suficientă.
În substanțele ponderabile, caloricul poate fi atât măsurabil, cât și latent. În al doilea caz, substanța termică formează un fel de legătură chimică cu substanța ponderabilă.
Nu a existat o opinie unanimă despre greutatea substanței de căldură. Ideile au variat de la masa pozitivă la masă fără greutate până la masă negativă.

În 1796 Benjamin Tompson, mai cunoscut sub numele de contele Rumford al Bavariei (titlu pe care îl dobândise ca consilier de lungă durată al electorului bavarez), a publicat o „Anchetă despre originea căldurii generate de frecare”. În această lucrare, el a subliniat că butoaiele de tun se încălzesc foarte tare când se plictisesc și că nu există limite pentru căldura generată. Deoarece acest fapt este în contradicție puternică cu teoria materiei, Rumford a ajuns la concluzia că căldura este mult mai probabil să fie „un fel de mișcare”.