Myšlienky na termín LEIFIphysik

Úvahy o koncepcii tepla

podľa Dr. Bergold a prof. Sexl

Historický prehľad vývoja pojmu „teplo“.
Aby ste sa usmievali, od kalifornského nezabudnuteľného profesora R. Sexla existuje spätné volanie.
K terminológii pojmov v termodynamike prispel príspevok Dr. Bergold, od ktorého pochádza recenzia na kalórium.

Prehľad predchádzajúceho prístupu na hodine fyziky

V minulosti sa „množstvo tepla“ spočiatku zavádzalo ako základné množstvo (ΔQ) s jednotkou kilokalória. Základnou metódou merania bola skúška zmesi a neskôr čoraz viac skúška ohrevom s ponorným ohrievačom (bez merania elektrickej práce; musel to byť zakaždým „rovnaký“ ponorný ohrievač, nech už to znamenalo čokoľvek). Záverom bolo stanovenie „mechanického tepelného ekvivalentu“, napríklad pomocou Schürholzovej kľuky. Táto cesta je v podstate historická. Zákon zachovania množstva tepla sa dlho pozoroval oddelene od zákona zachovania mechanickej energie. Rumford svojimi pokusmi o vŕtanie dela (pozri model v Deutsches Museum, Department of Heat Science) inicioval spojenie týchto dvoch viet. Robert Mayer videl spojenie jasne (myšlienkový experiment na konkrétnych horúčavách plynov) a Joule ho experimentálne podporil.

Dnes nemáme dôvod doakticky kráčať historickou cestou. Nie je také dôležité, aby kalória nebola povolená ako jednotka od 1. januára 1978 (porovnaj Sexl: Zbohom kalórii). Je dôležitejšie, aby sme mali energiu od začiatku nazeranú ako na komplexnú konzervovanú veličinu, a pokiaľ sa zdá, že nebola konzervovaná, okamžite hľadáme efekt, za ktorým by sa schodok alebo prebytok mohli skryť. Experimenty s úsporou energie zostali, zmenilo sa iba ich poradie a interpretácia. Nemôžete sa teda zaobísť bez testov miešania. Pretože predstava, že energia prúdila do ohriateho telesa počas trenia bez strát, by nemala skutočnú hodnotu, ak by sa táto vnútorná energia nikdy nemohla získať späť, alebo keby nevyšla úplne, keď bolo teleso ochladené na pôvodnú teplotu. Odborne povedané: Na otestovanie, či je vnútorná energia stavovou premennou, je potrebné použiť aspoň príklady. Teraz sa telá ochladzujú iba pri kontakte s chladnejšími. Trenie sa, žiaľ, nedá zvrátiť. Preto sa človek pokúša miešať.

Roman Sexl: Rozlúčka s kalóriami (z prejavu na vydavateľskej párty)

Ak sa tu prihlásim o slovo, znamená to rozlúčiť sa so starým priateľom niekoľkými dojímavými slovami. Je to kalória, ktorá sa v našich kruhoch dostala do povedomia aj pod pseudonymami kilokalória alebo medzinárodná tabuľková kalória. Bola ju kruto zavraždená, naša stará priateľka, podľa ustanovení zákona o jednotkách v metrológii, ktoré ju zabili spolu s ďalšími obľúbenými hercami na medzinárodnej scéne školských kníh. Musíme sa rozlúčiť s kilogramom, Gaussom a mnohými ďalšími spoločníkmi nášho doterajšieho fyzického života.

Pri kalórii zomiera aj pamäť kalórie, tepelnej látky, a tento prechod je možno najcharakteristickejší pre dematerializáciu, ba až dematerializáciu fyziky, ktorú spôsobili Radkialinskis z kalibračných úradov.

O kalóriách sa za ich dlhý život popísalo veľa. Predovšetkým to, že vás robí tučnými, čo by mala pripomínať aj jej prezývka Kilo-Calorie. Ja sám zďaleka preferujem výraz „medzinárodné stolové kalórie“, ktorý aspoň pripomína stolové radosti s tým spojené. Avšak v posledných rokoch veľa lekárov zistilo, že kalórie vás v skutočnosti neztuhnú. Z vedeckého hľadiska fyziky je to veľmi ľahké preukázať. Len zvážte Einsteinov slávny vzťah E = m × c 2. Pomocou nej môžeme ľahko vypočítať hmotnostný ekvivalent kalórie a zistiť, že je to iba 5 × 10 -11 gramov. Preto, aby ste pribrali 1 kilogram, musíte skonzumovať 20 biliónov kilokalórií. Bolo preto naozaj nesprávne podozrievať, že kalórie z vás robia tuk.

V našom zármutku nad zosnulými môže zostať útecha: jej nástupca Joule je pomenovaný minimálne po pivovarníčke z Manchestru, a tak sa tu zachováva aj spomienka na energické pokrmy. Napriek tomu je kalória nenahraditeľná. Nenahraditeľný dvoma spôsobmi.

Len si spomeňme na krásne učebnicové verše o vyvolávaní kalórií. Aké záhadné to znelo: Vezmite 1 kilogram vody, normálny tlak vzduchu a pomaly ho zohrievajte od 14,5 do 15,5 stupňa. Tento recept pripomínal tajomné recepty druidov, ktoré starostlivo odlišovali medzinárodnú kalóriu od jej podradných konkurentov, stredných a iných strašných kalórií. Tu sa stratia vedomosti z učebníc pre budúcich riaditeľov kalibračných kancelárií, keď v budúcnosti už nebude predmetom evolúcie kalórie spievanie posvätných spevov za svitu mesiaca o polnoci.

Rozlúčka s kalóriami je dvojnásobná strata. Nielenže v budúcnosti zmeškáme náš milovaný materiál na skúšky, stratia sa aj posledné romantické zákutia našej vedy a fyzika sa opäť o jeden krok demytologizuje. a zbavený svojich pôvabov. Aké pekné a mätúce to bolo doposiaľ, keď sme dokázali používať kilokalórie alebo jouly alebo kilowatthodiny alebo výkon. Transparentnosť je novým módnym slovom v politike aj vo fyzike.

Aký neromantický je náš život, keď sa napríklad pýtame, koľko kilowatthodín tu má náš sviatok? Podávala sa nám tu celá kilowatthodina a naše jedlo má hodnotu asi dvadsať fenigov energie pre uctievaného vydavateľa. Na druhej strane, ak sa nás riaditeľ vydavateľstva opýta: „Čo ste dosiahli“, môžeme odpovedať: asi jedna kilowatthodina denne! Výsledkom je - ako vydavateľ uzatvára ostrosť - naša práca má hodnotu zhruba za týždeň, berúc do úvahy 5-dňový týždeň.

Strata romantiky kalórií vedie k strašnej transparentnosti aj v iných oblastiach. Je lacnejšie jesť baterky alebo kaviár? Batérie do bateriek sú jednoznačne výhodnejšie, pretože stoja iba okolo 800 DM za kilowatthodinu, zatiaľ čo kaviár dnes stojí hrdú cenu 1 000 DM za kilowatthodinu. Aj náš denný chlieb stojí asi 3 DM za jednu kilowatthodinu, a takto plne oceňujeme služby elektroenergetických spoločností, ktorých dennú kilowatthodinu, fanaticky očistenú od všetkých atómových prísad, môžeme vychutnať vždy za 20 fenigov.

Takže oplakávame vašu milovanú kalóriu, zahalíme všetky spojenia a zdvihneme vám 100-wattový pohár do pamäte.

O terminológii

V učebných osnovách (to znamená z roku 1977), ako v predchádzajúcom texte, sa slovám teplo a tepelná energia starostlivo vyhýbali. „Otepľovanie“ sa vždy používa ako synonymum pre „zvýšenie teploty“. Nazvať vnútornú energiu ako celok ako tepelnú energiu, ako sa to v literatúre občas stane, nemá zmysel. Pretože ich môžete niekedy zmeniť bez toho, aby to bolo spojené s ohrievaním alebo chladením (odparovanie, topenie, chemická premena).

Iné je to s teplom ako prechodnou premennou. Termodynamika rozlišuje medzi dvoma typmi interakcie medzi systémami, tepelnou - výlučne v dôsledku neusporiadaného pohybu častíc, bez makroskopického „mechanizmu“ - a netermálnou. Energia, ktorá prechádza tepelnou interakciou, sa nazýva teplo, všetka energia, ktorá prechádza netermickým spôsobom, sa nazýva práca. Toto rozlíšenie je nevyhnutné pre skutočnú termodynamiku, tj. Tvrdenia týkajúce sa druhého zákona, ale je irelevantné pre pochopenie energetického zákona. V skutočnosti to odvádza pozornosť od podstatných vecí. Pretože pre úsporu energie nezáleží na tom, ako systémy interagujú; V uzavretom systéme zostáva energia vždy konštantná.

Samozrejme je užitočné mať merné množstvá pre určité typy interakcie, ktoré umožňujú vypočítať premenu energie, napríklad sila a posun v mechanickej interakcii. V učebných osnovách je dokonca pomocou týchto veličín zavedený pojem energia.

Žiak pre svoju predstavu energie nezíska nič, ak sa naučí prudko klasifikovať energetické prechody. Na druhej strane musí vedieť, kde hľadať energiu v danom systéme, z ktorých parametrov a s akými funkciami sa dá vypočítať. Z týchto dôvodov učivo pre stredné školy nedefinuje pojem „teplo“. Pojmy tepelná kapacita a špecifická tepelná kapacita sú poľutovaniahodné, sú však všeobecne známe a nemožno sa im vyhnúť. Učebné osnovy na druhej strane rozlišujú medzi formami vnútornej, kinetickej a výškovej energie pre uloženú energiu.

O histórii

Dlhý čas sa verilo, že teplo je látka, ktorú nemožno ani generovať, ani zničiť. Táto látka sa nazývala „caloricum“. Podľa tohto názoru po zahriatí Caloricum prechádzalo z horúceho tela do studeného. Pomocou tejto hypotézy bolo možné uspokojivo vysvetliť mnoho javov, a tak došlo k tomu, že okolo roku 1800 bola teória tepelných látok takmer všeobecne uznávaná.

Vlastnosti pripisované kalóriu:

Kalórium je elastická kvapalina, tekutina, ktorej častice sa navzájom odpudzujú, pričom ich priťahujú častice bežnej ťažkej (odvážnej) hmoty, pričom sila príťažlivosti závisí od kvality hmoty a jej agregovaného stavu.
Táto tekutina nemôže byť zničená ani vytvorená; zákon zachovania postačuje rovnako ako závažná hmota.
V dôležitých látkach môže byť kalórium prítomné merateľne aj latentne. V druhom prípade vytvára tepelná látka s chemickou látkou určitý druh chemickej väzby.
O váhe hrejivej látky nebol jednotný názor. Nápady sa pohybovali od kladnej hmotnosti po beztiažovú až po negatívnu.

V roku 1796 publikoval Benjamin Tompson, známejší ako bavorský gróf Rumford (titul, ktorý získal ako dlhoročný poradca bavorského kurfirsta), „Dotaz na pôvod tepla generovaného trením“. V tejto práci poukázal na to, že hlavne pri delovaní sa hlavne kanónov veľmi zahrievajú a že vzniknuté teplo nie je nijako obmedzené. Pretože tento stav je v príkrom rozpore s teóriou materiálov, Rumford dospel k záveru, že teplo je oveľa pravdepodobnejšie „určitým druhom pohybu“.