Ջերմությամբ բռնել

2024 Հեղինակ: Seth Attwood | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2023-12-16 16:07

«Այսօր երեխաները ջերմության մասին ճիշտ պատկերացումները սովորում են արդեն յոթերորդ դասարանում»։

(«Մեծ գիտնականների կատակները» ժողովածուից)

… Արևից խանձված ղազախական տափաստանը. Փոքրիկ էքսպեդիցիոն խմբի գիտնականները, սրբելով քրտինքը, դիտում են սաիգաները: Այս գիտնականները պատասխանատու գիտական հետազոտություններ են իրականացնում։ Նրանք ցանկանում են փորձնականորեն հաստատել ակադեմիկոս Տիմիրյազևի խոսքերը.

Մեր գիտնականների մեթոդաբանությունը ոչ մի տեղ ավելի պարզ չէ. Նրանք հետևում են, թե որքան խոտ են ուտում կենդանիները իրենց բնական միջավայրում: Այս թարմացվող բովանդակության կալորիականությունը, այսինքն. Գիտնականներին արդեն հայտնի է ջերմության քանակությունը, որն ազատվում է այն կալորիմետրում այրելիս: Մնում է միայն համեմատել սայգայի սննդի մեջ պարունակվող այս «պոտենցիալ էներգիայի» քանակը այն աշխատանքի հետ, որը նրա մկաններն արտադրում են նրա կյանքի ընթացքում։

Բայց … որքան երկար էին գիտնականները դիտարկում, այնքան ավելի մելամաղձոտ էին նրանք դառնում: Տեսեք, այս սաիգաները ինչ-որ կերպ սխալ էին: Նրանք մի քիչ կերան. նրանց չափաբաժիններում կալորիաների քանակը մի քանի անգամ ավելի քիչ էր, քան մկանների էներգիայի սպառումը: Ճարպի պաշարները դրա հետ կապ չունեին. որո՞նք են ձեր ճարպային պաշարները ամռանը: Ամենավիրավորականն այն էր, որ սաիգաները տապալեցին բոլոր «գիտականորեն հիմնավորված նորմերը». նրանց սննդի կալորիականությունը ակնհայտորեն բավարար չէր կյանքի համար, և նրանք բավականին կենսուրախ տեսք ունեին… Ահա մի հմայիչ սաիգա, որը նրբագեղորեն աչքով է անում գիտնականներին: պոչը բարձրացնելով և կղանքի ևս մեկ խմբաքանակ դուրս տալով: «Դուք տեսե՞լ եք, թե ինչ է նա անում: - դիտորդներից մեկը չդիմացավ։ - Ծաղրում է մեզ, որոճող էակ։ - «Հանգստացիր, գործընկեր. - արձագանքեց երկրորդը. - Ընդհակառակը, նա մեզ ասում է. մենք փորձը մինչև վերջ չենք հասցրել։ Այս … խոտն անցավ կովի միջով - այն, չորացած, նույնպես այրվում է: Տեղացիներն այն օգտագործում են որպես վառելիք»։ - «Ուզու՞մ եք ասել, կոլեգա, որ սա … սա … նույնպես կալորիա պարունակություն ունի»: - «Ճիշտ! Եվ մենք դա չափելու ենք »:

Ասել է շուտ, քան արվել է: Կալորիմետրը ոչ մի զվարճալի չէր, երբ դրա մեջ թրթուր էին վառում, բայց հանուն գիտության ես ստիպված էի դիմանալ: Այնուամենայնիվ, հետազոտողները նույնիսկ ավելի քիչ զվարճացան, երբ համոզվեցին, որ կղանքի կալորիականությունը նույնն է, ինչ սկզբնական կերերի կալորիականությունը: Պարզվել է, որ Տիմիրյազևի «օրգանական նյութերում պարունակվող պոտենցիալ էներգիայի» մակարդակում կենդանին ոչ միայն սպառում է շատ ավելի քիչ, քան պահանջվում է իր մկանների աշխատանքի համար, այլև արձակում է այնքան, որքան սպառում է։ Այսինքն՝ բացարձակապես ոչինչ չի մնում, որ մկանները աշխատեն։ Մեր գիտնականները քաջ գիտակցում էին, որ նման հետաքրքիր եզրակացությունները իրենց զեկույցների համար չէին։ Ուստի մոխիր ցանեցին իրենց մազերի վրա՝ այդ նույն այրված կղանքը, և դրանով վերջացավ։

Իսկ առայժմ «սննդի կալորիականության» հետ կապված իրավիճակը ինչ-որ խումար է։ Եթե սննդաբաններին հարցնեք, թե օրական քանի կալորիա պետք է օգտագործվի սննդի հետ, որպեսզի «երաշխավորվի նիհարել երկու շաբաթում», նրանք ձեզ մանրամասն կբացատրեն ամեն ինչ, ավելին, նրանք կվերցնեն այն էժան և աչք չեն թարթի:. Նրանց գործն այսպիսին է… Բայց մենք հարցնում ենք ակադեմիկոսներին. որտեղի՞ց են այն կալորիաները, որոնք օգտագործում են սաիգաները քայլելու, ծամելու և պոչերը բարձրացնելու համար: Իսկ ակադեմիկոսներին այս հարցը այնքան էլ դուր չի գալիս։ Ցավալիորեն նա անհարմար է նրանց համար։ Առավելագույնը, որ դուք կարող եք հասնել դրանցից, կոչ է անում այն փաստին, որ կենդանի օրգանիզմները, ասում են, ամենաբարդ բարձր կազմակերպված համակարգերն են, և, հետևաբար, նրանք, ասում են, դեռ բավականաչափ ուսումնասիրված չեն: Ուրեմն դուք, հորեղբայրներ, կենդանի օրգանիզմների ուսումնասիրության շրջանակում, վերը նկարագրվածների պես կալորիմետրիկ չափումների արդյունքների մասին եք պահում: Թե՞ վախենում եք, որ ստիպված կլինեք կարմրել, երբ երեխաները ձեզ վրա ծիծաղեն։ Դե, ահա ձեզ համար ապացուցված ժողովրդական միջոց՝ քսեք ձեր ճակնդեղի դնչիկը. եթե կարմրեք, դա այնքան էլ նկատելի չի լինի։

Ինչպե՞ս եկան ակադեմիկոսները այս կյանք: Լավ, նույնիսկ եթե կենդանի օրգանիզմները չափազանց դժվար են նրանց համար: Բայց անշունչ նյութում, որը ենթակա է միայն ֆիզիկական և քիմիական օրենքների գործողությանը, մի՞թե այդ դեպքում կալորիաներով հարցերը պետք է լիովին թափանցիկ լինեն: Խոսքը այն երեւույթների մասին չէ, որոնք հանդիպում են արագացուցիչներում ու բախիչներում։Սրանք երևույթներ են, որոնք յուրաքանչյուրը կարող է վերարտադրել իր խոհանոցում։ Թվում է, թե հսկայական գործնական փորձը պետք է ձևավորվեր ջերմության մասին լիովին հստակ պատկերացումների մեջ: Բայց մենք ձեզ կասենք, թե իրականում ինչպես է ձևավորվել այս փորձը:

Նույնիսկ հին փիլիսոփաները ջերմության բնույթի հարցում բաժանվեցին երկու ճամբարի. Ոմանք կարծում էին, որ ջերմությունը անկախ նյութ է. որքան շատ է այն մարմնում, այնքան ավելի տաք է: Մյուսները կարծում էին, որ ջերմությունը նյութին բնորոշ որոշ հատկության դրսևորում է. նյութի տվյալ վիճակում մարմինն ավելի սառն է կամ տաք: Միջնադարում գերիշխում էր այս հասկացություններից առաջինը, ինչը հեշտ է բացատրել։ Ատոմային և մոլեկուլային մակարդակներում նյութի կառուցվածքի հասկացություններն այն ժամանակ ամբողջովին չմշակված էին, և, հետևաբար, առեղծված էր նյութի այն հատկությունը, որը կարող է պատասխանատու լինել ջերմության համար: Փիլիսոփաները, ճնշող մեծամասնության մեջ, չանհանգստացան փորձելով գտնել այս առեղծվածային հատկությունը, այլ նախիրի բնազդի գլխավորությամբ հավատարիմ մնացին ջերմության՝ որպես «կալորիական նյութի» հարմար հայեցակարգին:

Ախ, որքան համառորեն կառչեցին դրան՝ բռնած մկանների ջղաձգությունից: Հասկացեք, կալորիականությունը, կարծես թե, տաք մարմիններից տեղափոխվում է սառը, երբ դրանք շփվում են: Որքան շատ է օրգանիզմի կալորիականությունը, այնքան բարձր է մարմնի ջերմաստիճանը: Ինչ է ջերմաստիճանը: Եվ սա ընդամենը կալորիական նյութի պարունակության չափանիշ է։ Եթե կալորիականությունը փոխանցվում է աջից ձախ, ապա աջ կողմում ջերմաստիճանն ավելի բարձր է։ Եվ հակառակը։ Եթե կալորիականությունը չի փոխանցվում ոչ աջ, ոչ ձախ, ապա աջ ու ձախ ջերմաստիճանները նույնն են։ Թող «կալորիական նյութ» և «ջերմաստիճան» հասկացությունները պարզվի, որ կապված են տրամաբանական արատավոր շրջանով, բայց հակառակ դեպքում ամեն ինչ զարմանալի էր։ Կարելի էր նույնիսկ գործնական եզրակացություններ անել՝ մարմինը տաքացնելու համար պետք է դրան ավելացնել կալորիականություն՝ նրա արդեն ունեցածի համեմատ։ Իսկ նման հավելման համար ավելի տաքացած մարմին է պահանջվում, հակառակ դեպքում կալորիականությունը չի փոխանցվի։ Փայլե՜ Այս գաղափարների հիման վրա ստեղծվել են աշխատող ջերմային շարժիչներ։ Նույնիսկ ձևակերպվեց ջերմային նյութի անխորտակելիության սկզբունքը, այսինքն, իրականում ջերմության պահպանման օրենքը:

Իհարկե, այսօր մեզ համար հեշտ է խոսել միջնադարյան այս տարօրինակությունների միամտության մասին։ Այսօր մենք գիտենք, որ ջերմությունը էներգիայի ձևերից մեկն է, և էներգիայի պահպանման օրենքը չի գործում դրա ձևերից որևէ մեկի համար: Այս օրենքը գործում է էներգիայի համար որպես ամբողջություն՝ հաշվի առնելով այն փաստը, որ էներգիայի որոշ ձևեր կարող են փոխակերպվել մյուսների: Բայց այն դարաշրջանում, երբ ջերմային նյութը համարվում էր Տիեզերքի անբաժանելի մասը, դրա անխորտակելիության սկզբունքը, շնորհիվ համընդհանուր շրջանակի պահանջների, փիլիսոփաներին դրդեց ակնածանքի: Այս սկզբունքի փորձարարական հաստատման համար՝ ճիշտ է, ոչ թե ունիվերսալ, այլ տեղական մասշտաբով, հորինվել և գործարկվել են կրկնակի հատակով այս տուփերը, որոնք կոչվում են կալորիմետրեր։

Զարմանալի է. գիտական և տեխնոլոգիական առաջընթացի ընթացքում մեխանիկական վայրկյանաչափերից նրանք սկզբում անցան քվարցի, իսկ հետո ատոմային ժամացույցների, հողաչափ ժապավեններից անցան լազերային հեռաչափերի, իսկ հետո GPS ընդունիչների, և միայն կալորիմետրերը շրջվեցին: Ջերմային էֆեկտների ուղղակի որոշման հարցում բացարձակապես անփոխարինելի է։ Մինչ այժմ կալորիմետրերը հավատարմորեն ծառայում են իրենց օգտատերերին. օգտատերերը հավատում են դրանց և կարծում են, որ իրենց օգնությամբ գիտեն ճշմարտությունը։ Իսկ միջնադարում նրանց համար աղոթում էին, պաշտպանում չար աչքից և նույնիսկ խնկարկում էին խունկով, ինչը, սակայն, առանձնապես չօգնեց: Ահա, տեսեք. ուսումնասիրվող գործընթացն ընթանում էր ջերմահաղորդիչ պատերով ապակու մեջ, որը գտնվում էր բուֆերային նյութով լցված մեծ ապակու մեջ: Եթե ուսումնասիրվող գործընթացի ընթացքում կալորիականությունը արձակվել կամ կլանվել է, ապա բուֆերային նյութի ջերմաստիճանը, համապատասխանաբար, աճել կամ նվազել է:Չափված արժեքը երկու դեպքում էլ բուֆերային նյութի ջերմաստիճանի տարբերությունն էր ուսումնասիրվող գործընթացից առաջ և հետո. այս տարբերությունը որոշվել է ջերմաչափի միջոցով: Voila! Ճիշտ է, մի փոքր դժվարություն արագ հայտնաբերվեց։ Չափումները կրկնվել են նույն փորձարկման գործընթացով, բայց տարբեր բուֆերային նյութերով: Եվ պարզվեց, որ տարբեր բուֆերային նյութերի նույն կշիռները, ձեռք բերելով նույն քանակությամբ կալորիականություն, տաքանում են տարբեր աստիճաններով։ Առանց երկու անգամ մտածելու՝ ջերմային գործերի վարպետները գիտության մեջ ներմուծեցին նյութերի ևս մեկ հատկանիշ՝ ջերմունակությունը։ Սա բավականին պարզ է. ջերմային հզորությունն ավելի մեծ է այն նյութի համար, որը պարունակում է ավելի շատ կալորիականություն, որպեսզի տաքանա նույն քանակով աստիճաններով, մինչդեռ մնացած բոլոր բաները հավասար են: Սպասիր, սպասիր! Այնուհետև ջերմային ազդեցությունը կալորիմետրիկ մեթոդով որոշելու համար պահանջվում է նախապես իմանալ բուֆերային նյութի ջերմունակությունը։ Որտեղից գիտես? Ջերմային վարպետները, առանց լարվելու, այս հարցին էլ տվեցին պատասխան. Նրանք արագ հասկացան, որ իրենց տուփերը երկակի նշանակության սարքեր են, որոնք հարմար են ոչ միայն ջերմային ազդեցությունները, այլև ջերմային հզորությունները չափելու համար։ Ի վերջո, եթե չափում եք բուֆերային նյութի ջերմաստիճանի տարբերությունը և գիտեք նրա կողմից ներծծված ջերմություն առաջացնող նյութի քանակը, ապա ցանկալի ջերմային հզորությունը ձեր արծաթե ափսեի վրա է: Եվ այդպես էլ եղավ. ջերմային ազդեցությունները չափվել են ջերմային հզորությունների իմացության հիման վրա, իսկ ջերմային հզորությունները ճանաչվել են ջերմային ազդեցությունների չափումների հիման վրա։ Իսկ եթե ինչ-որ մեկը ոչ թե չարությունից, այլ զուտ հետաքրքրությունից դրդված հարցներ. - հետո նրան այսպես պատասխանեցին. «Լսիր, խելոք տղա, առաջինը ի՞նչ եղավ՝ հավ, թե՞ ձու»: - ու իմաստունը հասկացավ, որ հիմար հարցեր չի կարելի տալ։

Մի խոսքով, եթե հիմար հարցեր չեք տալիս, ապա կալորիմետրիկ մեթոդով ամեն ինչ լավ էր, բացառությամբ մեկ նրբության. Հենց սկզբից այս մեթոդը հիմնված էր այն հիմնական պոստուլատի վրա, որ ջերմային նյութը կարող է միայն ավելի տաքացած մարմիններից հոսել դեպի ավելի քիչ տաքացած մարմիններ: Այն ժամանակ ոչ ոք չէր մտածել մի պարզ բանի մասին. եթե այս հիմնական պոստուլատը ճիշտ է, ապա ժամանակի ընթացքում բոլոր մարմինների ջերմաստիճանները կհավասարվեն, և, ինչպես ասում են, ամեն։ Այնուամենայնիվ, եթե որևէ մեկը մտածեր դրա մասին, նրանք ողջամտորեն կառարկեին նրան, որ Աստծո ծրագիրը չի կարող պարունակել նման հիմարություն, և այս դեպքում բոլորը կհանգստանային:

Մի խոսքով, գիտության մեջ կալորիականություն հասկացությունը հարմարավետորեն տաքացվում է։ Ուստի մեր Լոմոնոսովն իր գեղջուկ պարզությամբ չէր տեղավորվում այս իդիլիայի մեջ։ Ի վերջո, նա չի հավատարիմ մնալ որոշ հասկացությունների, նա ուսումնասիրել է դրանք, և դրա դիմաց առաջարկել է ավելի ադեկվատներ: «Մտորումներ ջերմության և ցրտի պատճառի մասին» (1744) աշխատության մեջ Լոմոնոսովը հստակ ձևակերպել է ջերմության պատճառը, որը մարմնի մասնիկների «»-ն է։ Ի դեպ, նա անմիջապես ֆենոմենալ եզրակացություն արեց՝ «»։ Այսօր ավելի բարձր գիտական տերմին է օգտագործվում՝ «բացարձակ զրոյական ջերմաստիճան», սակայն Լոմոնոսովի անունը չի նշվում։ Ի վերջո, նա անխոհեմություն ուներ՝ ոչնչացնելու ջերմային նյութ հասկացությունը։ Այսպիսով, նա գրել է, որ փիլիսոփաները ցույց չեն տվել - «»: «Եթե փիլիսոփաներն այն ժամանակ օգտագործեին քվանտային մեխանիկայի մեթոդները, նրանք կհայտնեին ինչ-որ «ջերմային ֆունկցիայի կրճատում»: Չնայած ողջ «միջնադարյան խավարամտության» համար դա անպարկեշտ էր համարվում այդքան անկեղծ ապուշությունը. դա սովորական դարձավ միայն քսաներորդ դարում: Դեռ երկար սպասում կար… Եվ Լոմոնոսովը կարգավորեց հետևյալ մոլորությունը՝ «կալորիական նյութի» ծանրության մասին։ «». Ավաղ, հայտնի Ռոբերտ Բոյլը սխալ բան է արել. երբ մետաղը բովում է, դրա վրա կշեռք է գոյանում, և նմուշի քաշը մեծանում է, բայց օքսիդատիվ ռեակցիայի արդյունքում ավելացված նյութի պատճառով։ «», Ավելին, «»։ Բայց Լոմոնոսովը նաև վերահսկում էր «»:

Այս ավերիչ փաստարկների համեմատ՝ կալորիականության մասին ամբողջ դոկտրինան մանկական բամբասանք էր. նույնիսկ քիմիական լաբորատորիաների աշկերտները դա հասկանում էին:Բայց ակադեմիական վարպետները չճանաչեցին Լոմոնոսովի իրավացիությունը. նրանք խելամտորեն մահացու լռություն պահպանեցին։ «Այդ դեպքում մենք վիճելու բան չունենք», - պարզեցին նրանք: «Բայց չի կարող այնպես լինել, որ մենք բոլորս հիմար ենք, և միայն նա է հանճար»: Ընդ որում, այս միտքը մոլուցքով եկավ բոլոր ակադեմիական ղեկավարների մոտ։ Թեեւ ակադեմիկոսները համաձայնության չեկան, բայց արտաքուստ դա դրսեւորվեց որպես հարյուր դոլարանոց համաշխարհային դավադրություն։ Եվ նրանք բոլորն էլ ամենաազնիվ ու վեհ մարդիկ էին։ Ինչ վերաբերում է ընտրությանը, ապա միմյանց ավելի ազնիվ ու վեհ են: Ազնիվը քշեց ազնիվին և քշեց ազնվականին։

Վերցնենք Էյլերին, ով համարվում էր Լոմոնոսովի ընկերը։ Երբ Փարիզի գիտությունների ակադեմիան հայտարարեց ջերմության էության վերաբերյալ լավագույն աշխատանքի մրցույթ, նա հաղթեց մրցույթում և ստացավ Էյլերի մրցանակ, որը ներկայացված աշխատության մեջ գրել է. «» (1752 թ.)։ Բայց Էյլերի այս դեպքը բացառություն էր։ Մնացած «ազնիվ ու ազնվականները» լռեցին և համբերատար սպասեցին Լոմոնոսովի մահվանը (1765 թ.)։ Եվ միայն դրանից հետո, սպասելով ևս յոթ տարի, որպեսզի հավատարիմ մնան, նրանք նորից սկսեցին իրենց հորդորը կալորիականության մասին: Տեսեք, անհնար էր ընդունել, որ Լոմոնոսովը ճիշտ էր։ Հիմա, եթե նա ինչ-որ փոքր բան արած լիներ, օրինակ՝ բացահայտեր նույն Բոյլի մոլորությունները, և վերջ, ապա Լոմոնոսովի օրենքը հիմա դասագրքերում կլիներ, ինչպես Բոյլ-Մարիոտի օրենքը։ Իսկ Լոմոնոսովը տարվել է ու բահով քշել է այն ժամանակվա ողջ գիտությունը։ Համաձայնեք, դասագրքերում մի գրեք «Լոմոնոսովի առաջին օրենքը», «Լոմոնոսովի երկրորդ օրենքը» և այլն։ - երբ հաշիվը հասնում է տասնյակների: Ուսանողները կշփոթվեն. Ահա թե ինչու թարմ փորձարարական փաստերը, որոնք կարելի էր մեկնաբանել կալորիականության ոգով, անցան պայթյունով։

Եվ կան որոշ փաստեր. Այդ ժամանակներում բնագետների մոտ մոդա էր՝ այսքան քանակությամբ սառը ջուր խառնել այսքան տաք ջրի հետ, և որոշել խառնուրդի ջերմաստիճանը: Փորձը հաստատեց Ռիչմանի բանաձևը. ջերմաստիճանի արժեքը միջին կշռված էր. կոնկրետ դեպքում, սառը և տաք ջրի հավասար քանակությամբ, դա թվաբանական միջինն էր: Եվ այսպես. քիմիկոս Բլեքը, իսկ հետո նաև քիմիկոս Ուիլկը սկսեցին ստուգել Ռիչմանի բանաձևը տաք ջուրը ոչ թե սառը ջրով, այլ սառույցով խառնելու դեպքի համար՝ որոշելով, որ հալման կետում «այդ սառույցը, այդ ջուրը». մեկ խաբեություն է»: Արդյունքը դուրս եկավ - այսօր կարելի է վստահաբար ասել - բացարձակապես խելքահան։ Ջրի վերջնական ջերմաստիճանը սկզբնական հավասար սառույցի կշիռների դեպքում 0-ում^ՕC և ջուր 70-ում^ՕC-ն հեռու է միջին թվաբանականից - պարզվել է, որ այն հավասար է 0-ի^ՕS. Խելք փչող. Եւ հետո! Մտքերն այնքան մութ էին, որ նրանք խանդավառությամբ հանձնվեցին «սառույցի հալվող թաքնված ջերմության» գաղափարին։ Համաձայն այս հայեցակարգի, սառույցը հալեցնելու համար բավական չէ այն տաքացնել մինչև հալման ջերմաստիճանը, որը կպահանջի որոշակի քանակությամբ կալորիականություն փոխանցել նրան՝ իր ջերմային հզորությանը համապատասխան. անհրաժեշտ է սառույցի մեջ լրացուցիչ հսկայական քանակությամբ կալորիականություն մղելու համար, որը կհասնի ինքնին հալման: Ճիշտ է, հալման ժամանակ սառույցի ջերմաստիճանը չի փոխվում, և ջերմաչափերը չեն արձագանքում այս լրացուցիչ կալորիականությանը, այդ իսկ պատճառով հալման ջերմությունը կոչվում է «թաքնված»։ Ամեն ինչ մտածված է! Եվ, ամենակարեւորը, փորձը հաստատում է՝ որտեղ, ասում են, 70-ով գնում է ջրի ջերմամատակարարումը^ՕC, եթե ոչ սառույցի հալչում: Ահա թե ինչպես մենք գտանք նրա միաձուլման լատենտ ջերմության թվային արժեքը: Ակադեմիկոսները ուրախությունից լաց եղան՝ փակելով իրենց աչքերը այն փաստի վրա, որ Բլեքի և Ուիլքի տրամաբանությունը գործում է անփոխարինելի նախնական ենթադրության ներքո՝ բնության մեջ ջերմության չափը պահպանվում է: Այս զառանցական ենթադրությամբ Բլեքի և Ուիլկի արդյունքներն իսկապես հաստատեցին ջերմային նյութի առկայությունը: Ամեն ինչ նորից սկսվեց: Այնուամենայնիվ, Լոմոնոսովի ջանքերն ապարդյուն չէին. ներկայիս ջերմային նյութը վերագրվում էր այնպիսի հատուկ հատկության, ինչպիսին քաշի բացակայությունն է, հակառակ դեպքում, փաստորեն, դա ծիծաղելի էր: Եվ նրանք կալորիական նյութի փոխարեն թողարկեցին անկշիռ կալորիական հեղուկ, որի համար ընտրեցին հարմար անուն՝ կալորիական: Եվ նրանք դարձան ավելի ու ավելի գեղեցիկ, քան նախկինում:

Ինչո՞ւ ենք այս մասին այդքան մանրամասն խոսում։ Որովհետև օգտակար է իմանալ, թե ինչպես է ֆիզիկայում հայտնվել ագրեգատային փոխակերպումների թաքնված ջերմությունների մասին այս խաղը, որը դեռ համարվում է գիտական ճշմարտություն: Այս «ճշմարտության» «գիտական բնույթի» մասին պետք է մի քանի խոսք ասել։

Պատկերացրեք՝ կալորիմետրի ներքին ապակին պարունակում է ջուր և սառույց՝ միմյանց և բուֆերային նյութի հետ ջերմային հավասարակշռության մեջ: Ջերմաստիճանի աննշան բարձրացում՝ ընդհուպ մինչեւ այսպես կոչված. liquidus կետեր - և սառույցի և ջրի միջև փուլային հավասարակշռությունը կխախտվի. սառույցը կսկսի հալվել: Որտեղի՞ց կգա այս հալման ջերմությունը: Բուֆերային նյութից, թե՞ ինչ: Բայց հետո նրա ջերմաստիճանը կնվազի, և «հալվելու համար» ջերմության հոսքը կդադարի։ Փաստորեն, ամբողջ սառույցը կհալվի, և ջերմաստիճանը կմնա հեղուկի կետում: Սկանդալ!

Միգուցե այսօրվա ակադեմիկոսներն այս արդյունքը համարում են ինչ-որ զայրացնող բացառություն, քանի որ այլ դեպքերում, ասում են, ծայրերը հիանալի են հանդիպում, օրինակ՝ տաու-Ցետի աստղի ջերմային հավասարակշռությունը հաշվարկելիս: Չէ, սիրելիներս, այստեղ «բացառությամբ» չեք իջնի։ Ձեր կարծիքով, բաց ջրային մարմիններում սառույցի առաջացումը նույնպես պետք է ուղեկցվի ջերմային էֆեկտով, միայն հիմա նույն «միաձուլման ջերմությունը» պետք է արձակվի։ Դուք, սիրելիներս, դժվարացել եք պարզել, թե սա ի՞նչ արդյունքների պետք է հանգեցնի։ Սառույցը աճում է ներքևից, և սառույցի ջերմային հաղորդունակությունը երկու կարգով ավելի վատ է, քան ջրինը։ Հետևաբար, գործնականում ամբողջ «միաձուլման ջերմությունը» պետք է բաց թողնվի սառույցի տակ գտնվող ջրի մեջ: Եթե դիտարկվող դեպքի համար հղումային արժեքները փոխարինենք ջերմային հաշվեկշռի ամենապարզ հավասարման մեջ, ապա կստացվի, որ 1 մմ սառույցի շերտի առաջացումը կհանգեցնի հարակից 1 մմ ջրի շերտի տաքացմանը 70 աստիճանով (և. 0,5 մմ ջրային շերտ՝ մինչև 140 աստիճան, սակայն արդեն 100-ի վրա^ՕԱյն կսկսի եռալ): Ինչպե՞ս եք հավանում այս արդյունքը, սիրելիներս։ Միգուցե կասեք, որ իզուր չենք հաշվի առել ջրի ջերմային խառնումը։ Իրոք, 0-ի միջակայքում^Օ մինչև 4^ՕC, ավելի տաք ջուրը խորտակվում է, և սառը ջուրը բարձրանում է: Ինչպիսի՜ Բայց, նույնիսկ նման խառնման պայմաններում, եթե ջրի երեսին ջերմության աղբյուր լիներ, վերևում ջուրն ավելի տաք կլիներ, քան ներքևում։ Իրականում, սառույցի տակ գտնվող ջրի տիպիկ արկտիկական ջերմաստիճանի պրոֆիլը հետևյալն է. սառույցի հետ շփվող ջուրը ունի սառեցման կետին մոտ ջերմաստիճան, և խորության մեծացման հետ (որոշակի շերտում), ջերմաստիճանը մեծանում է: Սա ակնհայտ ապացույց է. սառույցից ջրի մեջ ջերմության հոսք չկա, նույնիսկ աճող սառույցից: Օվկիանոսագետները դա վաղուց են հասկացել, ուստի հորինել են այսպիսի հիմար. Ինչ է անում այս ջերմությունը հետո, որը հաշվարկվում է տարածաշրջանային մասշտաբով տրիլիոն կիլոկալորիաներով. օվկիանոսագետներին այլևս չի հետաքրքրում. Թող մթնոլորտային ինժեներները հետագայում զբաղվեն այս ջերմությամբ: Կարելի է մտածել, որ օվկիանոսագետները չգիտեն, որ սառույցի ջերմային հաղորդունակությունը երկու կարգով ավելի վատ է, քան ջրինը։ Հետաքրքիր է, թե ուր են գնում Արկտիկայի արշավախմբերը նորից ու նորից, և ի՞նչ են անում այնտեղ ջրաբանները օդերևութաբանների հետ միասին՝ կտրում են սառցե քանդակները, թե՞ ինչ:

Եվ կարիք չկա սլանալ դեպի Արկտիկա՝ համոզվելու համար, որ ջուրը սառչելիս ջերմության արտազատում չի լինում։ Հեռուստատեսությամբ MythBusters-ը ցուցադրեց խիստ վերարտադրվող փորձ: Սառնարանից կոկիկ վերցված է մի շիշ գերսառեցված հեղուկ գարեջուր: Դուք խփում եք այս շիշը, և դրա մեջ գարեջուրը մի քանի վայրկյանում սառչում է սառցե փաթիլների տեսքով: Իսկ շիշը մնում է սառը… Այս փորձն ունի ահռելի հանրահռչակման ուժ: Բանալի բառեր՝ «տաք, սառը, շիշ, գարեջուր» - ամեն ինչ շատ հասկանալի է: Նույնիսկ այսօրվա ակադեմիկոսների համար։

Պատկերացրեք, թե որքան դժվար է այս գիտնականների համար. քանի որ չկա «միաձուլման թաքնված ջերմություն», դուք ստիպված կլինեք ոչ միայն վերաշարադրել ֆիզիկան յոթերորդ դասարանի համար, այլև արդարացումներ գտնել, թե ինչպես են նրանց խաբել միջնադարյան որոշ քիմիկոսներ Բլեքն ու Ուիլկը: Իսկ ինչպե՞ս կարելի է արդարանալ, եթե գիտնականները դեռ չեն հասկանում այդ հնարքի գաղտնիքը։ Լավ, եկեք ձեզ ցույց տանք: Գաղտնիքն այն է, որ սառույցը 0-ում է^Օ, տաք ջրի հետ խառնելուց հետո ջերմաստիճանը չի բարձրանում՝ հալչում է հաստատուն ջերմաստիճանում։ Եվ քանի դեռ այն ամբողջովին հալչում է, այն սառեցման աղբյուր է. նրա հետ շփվող ջուրը, որը սկզբում տաք է եղել, դառնում է տաք, հետո սառը, հետո սառույց… սառույցի հավասար մեկնարկային կշիռներով 0-ում:^ՕC և ջուր 70-ում^ՕС, ստացված ամբողջ ջուրը կլինի 0-ի վրա^ՕԳ. Գործը, ինչպես տեսնում եք, պարզ է. Բայց չէ, մեզնից բացատրություն են պահանջում, բայց որտեղի՞ց, ասում են, տաք ջուրն ուներ։ Ընկերներ, այս հարցը տեղին կլիներ, եթե բնության մեջ գործեր ջերմության պահպանման օրենքը։ Բայց ջերմային էներգիան չի պահպանվում. այն ազատորեն վերածվում է էներգիայի այլ ձևերի: Ստորև մենք ցույց կտանք, որ փակ համակարգը բավականին ունակ է փոխել իր ջերմաստիճանը և նույնիսկ տարբեր ձևերով:

Իսկ ինչ վերաբերում է նյութի այնպիսի ագրեգատային փոխակերպմանը, ինչպիսին հալումն է, ապա ակնհայտ է, որ այն «թաքնված ջերմության» կարիք չունի։ Տաքացրեք նմուշը մինչև իր հալման կետը և անհրաժեշտության դեպքում պահպանեք այն, և նմուշը կհալվի առանց օգնության: Նրանք, ովքեր դիտել են «Մատանիների տիրակալը» կինոէպոսը, հավանաբար հիշում են Ամենազորության մատանու վերջին վայրկյանները։ Այն ընկել է «կրակ շնչող սարի» բերանը, և հիմա այնտեղ պառկած է, պառկում է… տաքանում է, տաքանում… և, վերջապես, մի շունչ: Իսկ մատանի փոխարեն՝ արդեն տարածվող կաթիլներ։ Այս տեսարանը շատ հաջող էր կինոգործիչների համար։ Իրականության ամբողջական զգացում!

(Մատանիով հատվածը կարող եք դիտել հղումով՝

Ոսկին լավ ջերմային հաղորդունակություն ունի, իսկ օղակը փոքր էր, ուստի այն միանգամից տաքացավ ամբողջությամբ: Եվ անմիջապես ամբողջ ծավալով այն տաքացվեց մինչև հալման կետը՝ անմիջապես և հալվեց, առանց ավելորդ ջերմային պահանջների։ Ի դեպ, մետաղի ջարդոնի, օրինակ՝ ալյումինի ինդուկցիոն վառարաններում տաքացման ականատեսները վկայում են. Սառույցի դեպքում հալման համար անհարկի ջերմային պահանջների բացակայությունն ակնհայտ չէ պարզապես այն պատճառով, որ սառույցի ջերմային հաղորդունակությունը շատ ավելի վատ է, քան մետաղներինը: Հետեւաբար, սառույցը հալչում է աստիճանաբար, կաթիլ առ կաթիլ։ Բայց սկզբունքը նույնն է. այն, ինչ տաքացվում է մինչև հալման կետը, հետո անմիջապես հալվում է:

Օ. Խ. Դերևենսկի

Ամբողջությամբ կարդացեք