Что такое тепло и холод

Что такое тепло и холод

Существует ряд очень простых вопросов, ответы на которые кажутся нам столь очевидными, что выдаются автоматически, без подключения мыслительного аппарата.

К примеру, всем, от мала до велика, известно, что такое холод. С точки зрения физики ответ будет далеко не простым, поскольку затронет основополагающие понятия этой науки.

Существует ли холод?

Многим из нас вопрос, существует ли вообще холод, покажется нелепым и бессмысленным. Конечно, холод существует, ведь вы не раз его ощущали и даже испытывали из-за него дискомфорт. Но если посмотреть внимательнее, мы увидим, что понятие холода – это всего лишь производное от понятия тепла: когда тепла много, мы ощущаем жар, когда его недостаточно – чувствуем холод.

Таким образом, с точки зрения физики, холода объективно не существует, это всего лишь недостаточное количество тепла. Согласно одной из легенд, популярных в мире учёных, впервые на эту проблему обратил внимание Альберт Эйнштейн, причём ещё в то время, когда был студентом.

При помощи собственных ощущений мы можем определять тепло и холод в достаточно узком диапазоне температур: всё, что нагрето выше 60-70 градусов Цельсия, будет для нас «очень горячим», а всё, что имеет температуру ниже нуля по Цельсию – «очень холодным».

Что говорят учебники физики?

Если открыть учебник физики, то именно это в нём и написано: холод – это состояние сравнительно низкой температуры, выражаемое в субъективном ощущении либо сравнении с более тёплым состоянием окружающей среды, предмета, субстанции. Т.е., говоря простыми словами, это недостаток тепла. На самом деле, какое-то количество тепла присутствует практически всегда, но если оно нам кажется недостаточным, то мы называем это состояние холодом.

В физике существует понятие абсолютного нуля, при котором вещества лишены тепловой энергии. Абсолютный нуль соответствует –273,15 градусам Цельсия, и в природе он возможен лишь в космическом вакууме и при полном отсутствии света или других излучений. В этом состоянии хаотическое движение элементарных частиц, свойственное всем без исключения веществам, полностью прекращается. Стоит веществу, находящемуся в состоянии полного покоя, получить хотя бы один квант тепловой энергии, движение частиц возобновляется.

Чем выше температура нагрева вещества, тем активнее и энергичнее движутся составляющие его частицы. Как известно, именно с этим связан процесс испарения: наиболее активные и подвижные молекулы отрываются от основной массы и в дальнейшем перемещаются уже среди молекул воздуха или иного газа.

Если же лишить частицы тепловой энергии, они становятся значительно менее подвижными. Внешне это выражается в выпадении капель конденсата или намерзании кристалликов инея на твёрдых поверхностях.

Охлаждение – процесс отъёма тепла

Чтобы сделать какой-либо предмет холодным, надо всего лишь отнять у него тепло, передав его излишек другому предмету или среде. Так, зимой достаточно поставить слишком горячий чай на открытый балкон, чтобы через несколько минут он остыл, отдав своё тепло окружающей среде. Летом мы, наоборот, охлаждаем свой напиток, бросая в стакан кусочки льда, которые постепенно тают, забирая лишнее тепло у сока или лимонада.

По принципу отъёма излишков тепла работают все современные холодильные установки. Изъятие тепловой энергии происходит за счёт испарения хладагента – специального вещества, которое активно испаряется при низкой температуре. Атомы хладагента отбирают тепловую энергию у воздуха, находящегося в камере холодильника, а тот, в свою очередь, охлаждает стенки камеры и лежащие на полках продукты.

Итак, что же такое холод?

Основываясь на вышеописанных примерах, мы можем уверенно утверждать: с точки зрения физики холода не существует. То, что мы называем холодом – всего лишь состояние недостаточного, с нашей точки зрения, тепла.

В целом же понятия «тёплого» и «холодного» являются нашими субъективными ощущениями: все предметы и среды, нагретые выше температуры нашего тела, будут казаться нам тёплыми или горячими, а всё, что имеет более низкую, чем наша кожа, температуру, покажется прохладным или холодным.

Читайте также:  Как включить сервер mysql

Толковый словарь Ушакова . Д.Н. Ушаков. 1935-1940 .

Смотреть что такое "ХОЛОД" в других словарях:

Холод А.М. — Холод Александр Михайлович род. 5 февраля 1961 года в городе Уральск, СССР доктор филологических наук, профессор Член специализированного учёного совета Киевского национального университета имени Тараса Шевченко по социальным коммуникациям; член … Википедия

ХОЛОД — муж. сравнительное отсутствие тепла, стужа, стыдь; низкая степень тепла, в коей человек зябнет (холодезь=колодезь?). Летний холод, холода, когда нет обычного жару, тепла; зимний холод, сильные морозы. От холодов хлеб не дошел наливом. Такой холод … Толковый словарь Даля

ХОЛОД — муж. сравнительное отсутствие тепла, стужа, стыдь; низкая степень тепла, в коей человек зябнет (холодезь=колодезь?). Летний холод, холода, когда нет обычного жару, тепла; зимний холод, сильные морозы. От холодов хлеб не дошел наливом. Такой холод … Толковый словарь Даля

холод — Прохлада, стужа, мороз, озноб, зноба, свежесть; заморозки, утренник. Чувствую холод, зябну, меня знобит, берет озноб, мерзну. Мороз трескучий, крутой, жестокий. .. Прот … Словарь синонимов

Холод — Холод может употребляться в одном из значений: Холод гиперзвуковая летающая лаборатория. По существу, летающий стенд со всеми необходимыми автоматическими системами: подачи топлива, управления режимами испытаний и измерения параметров … Википедия

холод — жесткий (Бальмонт); звонкий (Бунин); крещенский (Лермонтов); леденящий (Серафимович); мертвый (А.Каменский); пахучий (Вересаев); сосущий (А.Каменский); смертельный (Тан); суровый (Огарев) Эпитеты литературной русской речи. М: Поставщик двора Его… … Словарь эпитетов

холод — ХОЛОД, мороз, стужа, устар. хлад, разг. морозильник, разг. морозяка, разг., шутл. холодильник, разг. холодина, разг. сниж. дубарь, разг. сниж. колотун, разг. сниж. стынь, разг. сниж. трясун, разг. сниж. трясучка, разг. сниж. холодрыга, жарг … Словарь-тезаурус синонимов русской речи

ХОЛОД — ХОЛОД, а ( у), мн. а, ов, муж. 1. ед. Лишённое тепла, холодное состояние чего н. Х. металла. Х. нетопленого дома. Из под двери тянет холодом. Дрожать от холода. Могильный х. (также перен.: очень сильный). 2. ед. Холодное состояние воздуха, его… … Толковый словарь Ожегова

ХОЛОД — «ХОЛОД», СССР, ЭРХУС, 1991, цв., 68 мин. Социально историческая драма. Трагическая история карачаевского народа, пострадавшего в сороковых годах от НКВД. В ролях: Николай Еременко (см. ЕРЕМЕНКО Николай Николаевич (младший)), Оксана Потоцкая (см.… … Энциклопедия кино

Холод — ■ Полезнее жары … Лексикон прописных истин

О то такое холод? Какова его природа?

* Мы часто употребляем слово «холод» и обычно про­тивопоставляем холод теплу. Как же мы различаем хо­лод и тепло? Прежде всего по нашим ощущениям. На­пример, в мягкий зимний день мы говорим: «Сегодня со­всем не холодно, только четыре градуса мороза». А затем, войдя в плохо натопленную комнату, вполне искренне восклицаем: «Как здесь холодно! только девять граду­сов тепла».

Прикасаясь рукой к какому-либо предмету, мы по ощу­щению называем его горячим, тёплым или холодным. Однако такой способ определения степени нагретости тела, конечно, недостаточно надёжен. Наши непосред­ственные ощущения, сами по себе, не могут служить для правильных тепловых измерений. Поэтому для того, чтобы определить степень нагретости тела, или, как говорят, его температуру, применяют специальные приборы — тер­мометры.

Обычный, всем известный термометр представляет собой узкую стеклянную трубочку с шариком внизу, за­полненным ртутью. При повышении температуры ртуть расширяется и столбик её поднимается по трубочке вверх; при понижении температуры столбик ртути опускается вниз. Сзади трубочки закреплена линейка с делениями, так называемая Шкала; по ней и измеряют температуру в условных единицах измерения — градусах.

Если термометр поместить в тающий лёд, столбик ртути будет показывать всегда одну и ту же температуру. Точно так же уровень ртути будет находиться всегда на одной и той же вполне определённой высоте, если термо­метр держать в парах кипящей воды.

Читайте также:  Игры для слабого процессора и мощной видеокарты

На международной температурной шкале тепловое состояние тающего льда соответствует 0, а кипящей воды при нормальном атмосферном давлении — 100 гра­дусам.

На такой стоградусной температурной шкале деления наносятся также и ниже 0 и выше 100 градусов. Темпера­тура ниже нуля обозначается знаком — (минус). Напри­мер, температура замерзания ртути составляет—39° С (значок ° обозначает градус, а значок С — то, что отсчёт температуры ведётся по стоградусной шкале).

Что же такое холод?

Холод — понятие условное, обозначающее относи­тельно малое содержание тепла в теле. Холодное тело характеризуется низкой температурой. Физическая при­рода холода и тепла одинакова. Поэтому для ответа на вопрос о природе холода сначала рассмотрим, что такое тепло или теплота, чем отличаются друг от друга тела, имеющие различную температуру.

Ещё свыше 2000 лет назад древнегреческий философ Демокрит высказал предположение, что все тела состоят из мельчайших материальных частиц — атомов. Это мате-

Риалистическое представление о строении тел, имевшее многих сторонников в древности, не получило в мрачные времена средневековья своего дальнейшего развития. Христианская церковь, пользовавшаяся огромной властью, в течение нескольких столетий тормозила развитие науки. Однако и тогда передовые учёные восставали против невежества и господства церкви.

Рис. 1. Движение молекулы га­за при увеличении приблизи­тельно в 50 000 раз.

Великий русский учёный М. В. Ломоносов (1711 — 1765 гг.) развил учение о молекулярном строении ве­щества. В 1744 году в своей работе «Размышления о при­чине тепла и холода» учё­ный отверг существовав­шие в то время ненаучные понятия «невесомой тепловой материи» и «материи хо­лода» и дал действительное объяснение природы теп­лоты на основании развитой им молекулярной теории. Теория М. В. Ломоносова о природе теплоты опередила современную ему науку на много лет.

В наше время существо­вание атомов и молекул ста­ло достоверным фактом. Определены их размеры, а с помощью электронного микроскопа даже сфотографиро­ваны контуры наиболее крупных молекул.

Частицы, составляющие тела, находятся в непрерыв­ном движении. Характер этого движения различен в га­зах, жидкостях и твёрдых телах. В газах движение частиц совершенно беспорядочно. Путь частицы газа очень сложный и имеет вид запутанного узора (рис. 1).

В жидкости частицы расположены ближе друг к другу и между ними действуют значительные силы взаимного притяжения, или силы сцепления. Благодаря этому жидкость занимает определённый объём.

В твёрдых телах существует известный порядок раз­мещения частиц: каждая из них колеблется около опре­делённого места в пространстве. Эти средние положения частиц образуют так называемую кристалличе­скую решётку твёрдого тела.

Опыты показывают, что при повышении температуры газообразного тела средняя скорость беспорядочного движения частиц увеличивается, что проявляется в повы­шении давления газа; при охлаждении газа, наоборот, скорость частиц уменьшается, и давление падает.

Такую же картину мы наблюдаем и у жидких и твёр­дых тел: при нагревании тела скорость движения его частиц возрастает, а при охлаждении — падает[12]).

Таким образом, теплота характеризуется скоростью движения невидимых глазом материальных частиц тела.

Частицы тела в своём непрерывном движении обладают энергией, называемой обычно тепловой энергией.

Таким образом, тепловая энергия есть внутренняя энергия движения частиц в теле. Температура тела опре­деляет собой среднюю скорость движения его частиц.

Для лучшего понимания физической природы теплоты выясним, что такое энергия.

Когда мы говорим про какого-либо человека, что он «энергичный», мы понимаем под этим его большую работо­способность. И действительно, энергия — это способность тела производить работу. Например, когда паровоз пере­двигает состав вагонов, он совершает работу. Эта работа измеряется произведением силы, с которой паровоз тянет вагоны, на пройденное им расстояние. Для того чтобы паровоз мог совершить такую работу, он должен обла­дать определённой энергией.

Читайте также:  Приложение чтобы узнать песню

При забивке свай обычно используется энергия подня­той над землёй тяжёлой болванки — копра. Движущийся автомобиль обладает энергией, величина которой зависит от его скорости.

Таким образом, энергия тела есть запас той работы, которую это тело может совершить.

Энергия является формой движения материи. Во всех без исключения явлениях природы она не уничтожается и не возникает вновь. Она лишь передаётся от одного тела к другому или переходит из одного вида в другой.

Существует несколько видов энергии: механическая, электрическая, химическая и др. При переходе одного вида энергии в другой взамен некоторого «исчезнув­шего» количества одной энергии появляется строго определённое, равноценное, или, как говорят, эквивалент­ное ему количество другой энергии. Это многократно про­верено и доказано опытом и практикой. Например, если пропускать электрический ток через нагревательный при­бор, т. е. затратить электрическую энергию, то можно получить взамен некоторое количество теплоты. Если теперь полностью превратить тепло обратно в электро­энергию, то мы получим её ровно столько, сколько было затрачено. Таким образом, общее количество энергии при всех её превращениях остаётся неизменным.

Этот закон сохранения энергии наряду с законом со­хранения вещества является основным законом естество­знания.

Тепло может переходить и в механическую энергию. Например, тепло солнечных лучей, нагревая воздух, вызы­вает его движение — ветер. А ветер может совершать по­лезную механическую работу. Энергия ветра издавна используется в различных ветряных двигателях.

Существует и обратный переход механической энергии в теплоту. Чтобы убедиться в этом, потрите сильно ла­дони друг о друга, и вы почувствуете тепло. Оно появи­лось в результате затраченной вами работы.

Пользуясь молекулярными представлениями, можно легко объяснить и всем известное явление теплопередачи. Два тела, неодинаково нагретые, содержат частицы, движущиеся с неодинаковыми средними скоростями. При взаимодействии этих частиц средние их скорости вырав­ниваются, а поэтому выравниваются и температуры. При теплообмене одно тело увеличивает количество своей теп­ловой энергии за счёт другого тела, и температура его по­вышается, а у другого тела количество энергии и темпера­тура соответственно уменьшаются. Таким образом, теп­лота сама собой переходит только от более нагретого тела к менее нагретому.

Такова физическая природа теплоты. А холод, как мы уже говорили,— понятие условное. Различие между теп­лом и холодом заключается лишь в степени движения частиц.

Следовательно, холод и тепло по своей физической сущности — одно и то же.

Количество подведённого к телу тепла, а также коли­чество холода вполне измеримы. Но это не так просто сделать. Если измерять тепло и холод только по темпера-‘ туре тела, то можно ошибиться. Сравним, например, охлаждение 50 литров парного молока с начальной тем­пературой +37° и охлаждение 1 литра кипящей воды. Конечно, кипяток в таком небольшом количестве охла­дить легче, чем тёплое молоко, но в большем количестве. Кроме того, даже при одинаковом весе и одинаковой начальной температуре тел для их нагревания или охлаждения требуется подвести или отвести различное количество тепла. Объясняется это различной теплоём­костью тел.

В каких же единицах измеряется тепло?

Для измерения количества тепла и холода в технике применяют определённую единицу — большую кало­рию, или килокалорию.

Килокалория (сокращённо ккал) — это такое количе­ство тепла, которое надо затратить, чтобы нагреть или охладить один килограмм воды на один градус.

Тепло можно измерять также в эквивалентных, т. е. равноценных, единицах механической или электрической энергии. Например, одна килокалория тепла может совер­шить работу, равную 427 килограммометрам (это значит, что, затратив одну килокалорию тепла, можно тело весом в один килограмм поднять на высоту 427 метров).

При затрате одного киловатт-часа электроэнергии по­лучается 860 килокалорий тепла.

Ссылка на основную публикацию
Что значит спящий режим компьютера
В операционной системе Windows есть несколько режимов выключения компьютера – это обыкновенный режим, (который полностью выключает PC), режим гибернации и...
Чем открыть файл с расширением dat
После установки каких-нибудь программ, получения почты при помощи почтовых клиентов, на компьютере создаются .dat файлы. Чаще всего они почти не...
Чем отличается frontend от backend
Переводы , 13 апреля 2017 в 19:58 Мая Устинова Вы наверняка уже слышали эти модные в сфере программирования слова «фронтенд»...
Что значит сторнировать документ
Сто́рно (итал. storno — перевод на другой счёт, отвод; от stornare — поворачивать обратно) — в общем смысле возврат к...
Adblock detector