اللحاق بالدفء

2024 مؤلف: Seth Attwood | [email protected]. آخر تعديل: 2023-12-16 15:57

"اليوم يتعلم الأطفال الأفكار الصحيحة حول الدفء بالفعل في الصف السابع."

(من مجموعة "نكت العلماء العظماء")

.. السهوب الكازاخستانية التي احترقتها الشمس. علماء من مجموعة استكشافية صغيرة ، يمسحون العرق ، يراقبون السايغا. يقوم هؤلاء العلماء بإجراء بحث علمي مسؤول. يريدون تأكيد كلام الأكاديمي تيميريازيف تجريبياً: "".

منهجية علمائنا ليست أبسط في أي مكان. إنهم يتتبعون كمية العشب التي تأكلها الحيوانات في بيئتها الطبيعية. محتوى السعرات الحرارية في هذه الخلاصة - أي إن كمية الحرارة التي يتم إطلاقها عند حرقها في مقياس السعرات الحرارية معروفة بالفعل للعلماء. يبقى فقط مقارنة كمية هذه "الطاقة الكامنة" الموجودة في طعام Saiga مع العمل الذي تنتجه عضلاته خلال حياته.

لكن … كلما لاحظ العلماء وقتًا أطول ، زاد حزنهم. كما ترى ، هذه السايغا كانت خاطئة إلى حد ما. لقد أكلوا قليلاً - تبين أن عدد السعرات الحرارية في حصصهم أقل عدة مرات من استهلاك الطاقة لعضلاتهم. احتياطيات الدهون ليس لها علاقة بها - ما هي احتياطياتك من الدهون في الصيف؟ كان الأمر الأكثر هجومًا هو أن السايغا قلبت جميع "المعايير القائمة على أسس علمية": من الواضح أن محتوى السعرات الحرارية في طعامهم لم يكن كافيًا مدى الحياة ، وبدوا مبتهجين للغاية … هنا سايغا ساحرة ، تغمز بالعلماء ، برشاقة رفع ذيله وإعطاء دفعة أخرى من البراز. "هل رأيت ما يفعله؟ - مراقب واحد لم يستطع المقاومة. - يسخر منا أيها المخلوق المجتر! - "اهدأ يا زميل! - استجاب الثاني. - على العكس تقول لنا: لم ننهي التجربة! هذا … مر التبن من خلال البقرة - إنه جاف ، يحترق أيضًا! يستخدمه السكان المحليون كوقود! " - "هل تريد أن تقول ، أيها الزميل ، أن هذا … هذا بالذات … يحتوي أيضًا على محتوى من السعرات الحرارية؟" - "بالضبط! وسوف نقيسها!"

سيتم التنفيذ قبل الانتهاء من سرد طلبك. لم يستمتع المسعر عندما أحرقوا البراز بداخله - لكن من أجل العلم كان علي أن أتحمل. ومع ذلك ، كان الباحثون أقل متعة عندما أصبحوا مقتنعين بأن محتوى السعرات الحرارية في البراز هو نفسه محتوى السعرات الحرارية في العلف الأصلي. اتضح أنه على مستوى "الطاقة الكامنة الموجودة في المادة العضوية" لتيميريازيف ، فإن الحيوان لا يستهلك فقط أقل بكثير مما هو مطلوب لعمل عضلاته ، ولكن أيضًا يطلق بقدر ما يستهلك. وهذا يعني أنه لم يتبق شيء على الإطلاق لكي تعمل العضلات. كان علماؤنا مدركين جيدًا أن مثل هذه الاستنتاجات الغريبة لم تكن لتقاريرهم. لذلك ، قاموا برش الرماد على شعرهم - نفس الفضلات المحترقة - وكانت تلك نهاية الأمر.

وحتى الآن ، فإن الوضع فيما يتعلق "بمحتوى السعرات الحرارية في الطعام" هو مخلفات من نوع ما. إذا سألت خبراء التغذية عن عدد السعرات الحرارية التي يجب تناولها يوميًا مع الطعام من أجل "ضمان إنقاص الوزن في غضون أسبوعين" ، فسوف يشرحون لك كل شيء بالتفصيل - علاوة على ذلك ، سوف يتناولونه بسعر غير مكلف ولن يرمشوا عين.. وظيفتهم على هذا النحو … لكننا نسأل الأكاديميين: من أين تأتي السعرات الحرارية التي يستخدمها السايغا في المشي والمضغ ورفع ذيولهم؟ والأكاديميون لا يحبون هذا السؤال كثيرًا. مؤلمًا ، إنه غير مرتاح لهم. إن الحد الأقصى الذي يمكنك تحقيقه من خلالهم هو مناشدة حقيقة أن الكائنات الحية ، كما يقولون ، هي أكثر الأنظمة المنظمة تعقيدًا ، وبالتالي لم يتم دراستها ، كما يقولون ، بشكل كافٍ. إذاً أنتم ، أيها الأعمام ، في إطار دراسة الكائنات الحية ، هل تحافظون على الصمت بشأن نتائج القياسات الكالوريمترية مثل تلك المذكورة أعلاه؟ أم أنك تخشى أن تحمر خجلاً عندما يضحك الأطفال عليك؟ حسنًا ، إليك علاج شعبي مثبت لك: افرك كمامة جذر الشمندر - إذا احمر وجهك ، فلن يكون ملحوظًا.

كيف جاء الأكاديميون إلى هذه الحياة؟ حسنًا ، حتى لو كانت الكائنات الحية صعبة للغاية بالنسبة لهم. ولكن في مادة غير حية ، والتي تخضع لعمل القوانين الفيزيائية والكيميائية فقط - فهل يجب أن تكون الأسئلة المتعلقة بالسعرات الحرارية شفافة تمامًا؟ نحن لا نتحدث عن الظواهر الموجودة في المسرعات والمصادمات.هذه ظواهر يمكن لأي شخص إنتاجها في مطبخه. يبدو أن التجربة العملية الهائلة كان يجب أن يتم تشكيلها في أفكار واضحة تمامًا حول الدفء. لكننا سنخبرك كيف تبلورت هذه التجربة حقًا.

حتى الفلاسفة القدماء في مسألة طبيعة الحرارة انقسموا إلى معسكرين. يعتقد البعض أن الحرارة مادة مستقلة ؛ فكلما زاد وجوده في الجسم ، زاد دفئه. يعتقد البعض الآخر أن الحرارة هي مظهر من مظاهر بعض الخصائص الكامنة في المادة: في حالة معينة من المادة ، يكون الجسم أكثر برودة أو دفئًا. في العصور الوسطى ، سيطر أول هذه المفاهيم ، وهو أمر سهل الشرح. كانت مفاهيم بنية المادة على المستويين الذري والجزيئي غير متطورة تمامًا - وبالتالي كان لغزا أن خاصية المادة التي يمكن أن تكون مسؤولة عن الحرارة. لم يكلف الفلاسفة ، في الأغلبية الساحقة ، عناء محاولة العثور على هذه الخاصية الغامضة - لكنهم ، بقيادة غريزة القطيع ، التزموا بالمفهوم الملائم للحرارة باعتبارها "مادة حرارية".

أوه ، كيف تمسكوا به بعناد - لتشنجات في عضلات الإمساك. افهم أن المادة الحرارية ، كما كانت ، تنتقل من الأجسام الساخنة إلى الباردة عندما تتلامس. كلما زادت كمية السعرات الحرارية في الجسم ، ارتفعت درجة حرارة الجسم. ما هي درجة الحرارة؟ وهذا مجرد مقياس لمحتوى المادة الحرارية. إذا تم نقل المادة الحرارية من اليمين إلى اليسار ، تكون درجة الحرارة أعلى على اليمين. والعكس صحيح. إذا لم يتم نقل المادة الحرارية إلى اليمين أو اليسار ، فإن درجات الحرارة على اليمين واليسار هي نفسها. دع مفاهيم "المادة الحرارية" و "درجة الحرارة" تتحول إلى حلقة مفرغة منطقية ، ولكن بخلاف ذلك كان كل شيء مذهلًا. كان من الممكن أيضًا استخلاص استنتاجات عملية: من أجل تسخين الجسم ، من الضروري إضافة مادة حرارية إليه - مقارنةً بما هو موجود بالفعل. ولمثل هذه الإضافة ، يلزم وجود جسم أكثر تسخينًا ، وإلا فلن يتم نقل المادة الحرارية. يلمع! على أساس هذه الأفكار ، تم عمل محركات حرارية تعمل! لقد تمت صياغة مبدأ عدم قابلية المادة الحرارية للتدمير ، أي ، في الواقع ، قانون الحفاظ على الحرارة!

بالطبع ، من السهل اليوم أن نتحدث عن سذاجة هذه المراوغات في العصور الوسطى. نحن نعلم اليوم أن الحرارة هي أحد أشكال الطاقة ، وأن قانون الحفاظ على الطاقة لا يعمل مع أي من أشكالها. يعمل هذا القانون من أجل الطاقة ككل - مع الأخذ في الاعتبار حقيقة أن بعض أشكال الطاقة يمكن تحويلها إلى أشكال أخرى. ولكن في تلك الحقبة التي كانت تعتبر فيها المادة الحرارية جزءًا لا يتجزأ من الكون ، أدى مبدأ عدم قابليتها للتدمير ، بسبب الادعاءات المتعلقة بالنطاق العالمي ، إلى شعور الفلاسفة بالرهبة. للتأكيد التجريبي لهذا المبدأ - صحيح ، ليس على نطاق عالمي ، ولكن على نطاق محلي - تم اختراع هذه الصناديق ذات القاع المزدوج ، والتي تسمى المسعرات ، وتم استخدامها.

إنه لأمر مدهش: في سياق التقدم العلمي والتكنولوجي ، من ساعات التوقف الميكانيكية ، تحولوا أولاً إلى الكوارتز ، ثم إلى الساعات الذرية ، من أشرطة قياس الأرض التي قاموا بتحويلها إلى أجهزة تحديد المدى بالليزر ، ثم إلى مستقبلات GPS - وتم تشغيل أجهزة قياس المسعرات فقط لا يمكن الاستغناء عنه على الإطلاق فيما يتعلق بالتأثيرات الحرارية المباشرة. حتى الآن ، تخدم المسعرات مستخدميها بأمانة: يؤمن المستخدمون بها ويعتقدون أنهم بمساعدتهم يعرفون الحقيقة. وفي العصور الوسطى كانوا يُصلون من أجلهم ، محميًا من العين الشريرة ، وحتى تدخينهم بالبخور - والذي ، مع ذلك ، لم يساعد كثيرًا. هنا ، انظر: العملية قيد الدراسة تمت في زجاج بجدران موصلة للحرارة ، والتي كانت داخل زجاج كبير مملوء بمادة عازلة. إذا تم إطلاق أو امتصاص المادة الحرارية أثناء العملية قيد الدراسة ، فإن درجة حرارة المادة العازلة ، على التوالي ، تزيد أو تنخفض.كانت القيمة المقاسة في كلتا الحالتين هي اختلاف درجة حرارة المادة العازلة قبل وبعد العملية قيد الدراسة - تم تحديد هذا الاختلاف باستخدام مقياس حرارة. هاهو! صحيح ، تم اكتشاف صعوبة طفيفة بسرعة. تم تكرار القياسات بنفس عملية الاختبار ، ولكن بمواد عازلة مختلفة. واتضح أن نفس أوزان المواد العازلة المختلفة ، التي تكتسب نفس الكمية من المواد الحرارية ، يتم تسخينها بكميات مختلفة من الدرجات. دون التفكير مرتين ، أدخل أساتذة الشؤون الحرارية إلى العلم خاصية أخرى للمواد - السعة الحرارية. هذا بسيط للغاية: السعة الحرارية تكون أكبر بالنسبة للمادة التي تحتوي على قدر أكبر من السعرات الحرارية من أجل تسخينها بنفس العدد من الدرجات ، مع تساوي جميع الأشياء الأخرى. انتظر انتظر! بعد ذلك ، من أجل تحديد التأثير الحراري بالطريقة المسعرية ، يلزم معرفة السعة الحرارية للمادة العازلة مسبقًا! كيف علمت بذلك؟ سادة الحرارة ، دون إجهاد ، أعطوا إجابة على هذا السؤال أيضًا. سرعان ما أدركوا أن صناديقهم عبارة عن أجهزة مزدوجة الغرض مناسبة لقياس ليس فقط التأثيرات الحرارية ، ولكن أيضًا السعات الحرارية. بعد كل شيء ، إذا قمت بقياس اختلاف درجة حرارة المادة العازلة وعرفت كمية المادة المولدة للحرارة التي تمتصها ، فإن السعة الحرارية المرغوبة ستكون على طبق الفضة! وهكذا حدث: تم قياس التأثيرات الحرارية على أساس معرفة السعات الحرارية ، وتم التعرف على السعات الحرارية على أساس قياسات التأثيرات الحرارية. وإذا سأل شخص ما ، ليس بدافع الحقد ، وإنما بدافع الفضول البحت ،: "ما الذي قمت بقياسه أولاً - الحرارة أو السعة الحرارية؟" - ثم أجاب بهذه الروح: "اسمع أيها الرجل الذكي ، ما الذي جاء أولاً - دجاجة أم بيضة؟" - وفهم الرجل الحكيم أنه لا يجب أن يسأل أسئلة غبية.

باختصار: إذا لم تطرح أسئلة غبية ، فكل شيء على ما يرام في طريقة قياس السعرات الحرارية ، باستثناء فارق بسيط. منذ البداية ، استندت هذه الطريقة إلى الافتراض الأساسي بأن المادة الحرارية قادرة فقط على التدفق من أجسام أكثر تسخينًا إلى أجسام أقل تسخينًا. ثم لم يفكر أحد في شيء بسيط: إذا كانت هذه الفرضية الأساسية صحيحة ، فعندئذٍ بمرور الوقت ستتساوى درجات حرارة جميع الأجسام - وكما يقولون ، آمين. ومع ذلك ، إذا كان أي شخص قد فكر في الأمر ، لكانوا سيعترضون عليه بشكل معقول بأن خطة الله لا يمكن أن تحتوي على مثل هذا الغباء - وفي هذا الصدد كان الجميع سيهدأون.

باختصار ، يتم تسخين مفهوم المادة الحرارية في العلم بشكل مريح. لذلك ، فإن Lomonosov لدينا ، ببساطته الريفية ، لم يتناسب مع هذا الشاعرة. بعد كل شيء ، لم يلتزم بمفاهيم معينة ، لقد بحث عنها - وقدم أفكارًا أكثر ملاءمة في المقابل. في "تأملات في سبب الدفء والبرودة" (1744) صاغ لومونوسوف بوضوح سبب الحرارة - وهو "" جزيئات الجسم. بالمناسبة ، توصل على الفور إلى نتيجة استثنائية: "". اليوم ، يتم استخدام مصطلح أكثر علمية - "درجة حرارة الصفر المطلق" ، ولكن لم يذكر اسم لومونوسوف. بعد كل شيء ، كان لديه الحكمة لتدمير مفهوم السعرات الحرارية! لذلك كتب أن الفلاسفة لم يظهروا - "". "" إذا كان الفلاسفة قد استخدموا بعد ذلك أساليب ميكانيكا الكم ، لكانوا قد توصلوا إلى نوع من "اختزال الوظيفة الحرارية". على الرغم من أنه على الرغم من كل "الظلامية القروسطية" ، فقد اعتُبر من غير اللائق أن تكون غبيًا بصراحة - فقد أصبح شائعًا فقط في القرن العشرين. كان لا يزال هناك انتظار طويل … وقام لومونوسوف بفرز الوهم التالي - حول وزن "المادة الحرارية". "". للأسف ، ارتكب روبرت بويل المشهور شيئًا خاطئًا: عندما يتم تحميص المعدن ، يتشكل الحجم عليه ، ويزداد وزن العينة - ولكن بسبب المادة المضافة كنتيجة للتفاعل التأكسدي. ""، وعلاوة على ذلك، "". لكن لومونوسوف كان يسيطر أيضًا على "".

بالمقارنة مع هذه الحجج المدمرة ، كانت العقيدة الكاملة للمادة الحرارية عبارة عن مناغاة طفولية - حتى المتدربون في المختبرات الكيميائية فهموا ذلك.لكن الأساتذة الأكاديميين لم يعترفوا بصواب لومونوسوف - لقد حافظوا بحكمة على صمت مميت. "في هذه القضية ، ليس لدينا ما نجادل فيه" ، حسبوا. "لكن لا يمكن أن نكون جميعًا حمقى ، وهو وحده عبقري." علاوة على ذلك ، جاء هذا الفكر بقلق شديد إلى جميع الرؤساء الأكاديميين. على الرغم من أن الأكاديميين لم يتوصلوا إلى اتفاق ، إلا أنها تجلت ظاهريًا على أنها مؤامرة عالمية بقيمة مائة دولار. وكانوا جميعًا أكثر الناس صدقًا ونبلًا. أما بالنسبة للاختيار - فالآخر أكثر صدقًا ونبلًا. واحد نزيه قاد على واحدة نزيهة وقاد واحدة نبيلة.

خذ أويلر على سبيل المثال ، الذي كان يُعتبر صديقًا للومونوسوف. عندما أعلنت أكاديمية باريس للعلوم عن مسابقة لأفضل عمل عن طبيعة الحرارة ، فازت بالمسابقة وحصلت على جائزة أويلر التي كتبت في العمل المقدم: "" (1752). لكن قضية أويلر هذه كانت استثناء. بقي باقي "الشرفاء والنبلاء" صامتين وانتظروا بصبر وفاة لومونوسوف (1765). وفقط بعد ذلك ، بعد أن انتظروا سبع سنوات أخرى ليكونوا مخلصين ، بدأوا مرة أخرى في ممارسة هورديتهم حول المواد الحرارية. كما ترى ، كان من المستحيل الاعتراف بأن لومونوسوف كان على حق. الآن ، إذا كان قد فعل أي شيء صغير - على سبيل المثال ، كشف أوهام نفس بويل ، وهذا كل شيء - فإن قانون لومونوسوف سيكون موجودًا في الكتب المدرسية الآن ، كما هو الحال مع قانون بويل ماريوت. وذهب لومونوسوف بعيدًا وجرف كل العلوم في ذلك الوقت. توافق ، لا تكتب في الكتب المدرسية "قانون لومونوسوف الأول" ، "قانون لومونوسوف الثاني" ، إلخ. - عندما تذهب النتيجة إلى عشرات! سوف يتم الخلط بين الطلاب! هذا هو السبب في أن الحقائق التجريبية الجديدة ، والتي يمكن تفسيرها بروح المادة الحرارية ، مرت بضجة.

وهناك بعض الحقائق. في تلك الأيام ، كان لدى علماء الطبيعة طريقة: خلط هذه الكمية من الماء البارد مع هذه الكمية من الماء الساخن - وتحديد درجة الحرارة الناتجة عن الخليط. أكدت التجربة معادلة ريتشمان: كانت قيمة درجة الحرارة متوسطًا مرجحًا - في الحالة الخاصة ، مع كميات متساوية من الماء البارد والساخن ، كان المتوسط الحسابي. وهكذا: بدأ الكيميائي بلاك ، ثم الكيميائي ويلك أيضًا ، في التحقق من صيغة ريتشمان لحالة خلط الماء الساخن ليس بالماء البارد ، ولكن بالثلج - وقرر أنه عند نقطة الانصهار ، "هذا الجليد ، ذلك الماء هو حماقة واحدة ". جاءت النتيجة - اليوم يمكن أن يقال بالتأكيد - مذهلة للغاية. درجة حرارة الماء النهائية في حالة تساوي أوزان الجليد الأولية عند 0^اC والماء عند 70^اتبين أن C بعيدة عن الوسط الحسابي - اتضح أنها تساوي 0^اS. العقل تهب؟ وثم! كانت العقول مظلمة لدرجة أنها سلمت نفسها بحماس لمفهوم "الحرارة الكامنة لذوبان الجليد". وفقًا لهذا المفهوم ، من أجل إذابة الجليد ، لا يكفي تسخينه إلى درجة حرارة الانصهار ، الأمر الذي يتطلب نقل كمية معينة من المادة الحرارية إليه ، وفقًا لقدرته الحرارية - سيكون كذلك ضروري لدفع كمية كبيرة إضافية من المواد الحرارية في الجليد ، والتي ستذهب إلى الذوبان نفسه. صحيح ، أثناء الذوبان ، لا تتغير درجة حرارة الجليد ، ولا تتفاعل موازين الحرارة مع هذه المادة الحرارية الإضافية - وهذا هو السبب في أن حرارة الذوبان تسمى "كامنة". كل شيء مدروس! والأهم من ذلك ، تؤكد التجربة: حيث يقولون ، يذهب إمداد حرارة الماء عند 70^اجـ إذا لم يذوب الجليد ؟! هذه هي الطريقة التي وجدنا بها القيمة العددية للحرارة الكامنة للانصهار. بكى الأكاديميون بفرح - أغمضوا أعينهم عن حقيقة أن منطق بلاك وويلك يعمل في ظل الافتراض الأولي الذي لا غنى عنه: يتم الحفاظ على مقدار الدفء في الطبيعة. مع هذا الافتراض الوهمي ، أكدت نتائج بلاك وويلك بالفعل وجود المادة الحرارية. بدأ كل شيء من جديد. ومع ذلك ، فإن جهود لومونوسوف لم تذهب سدى: فقد نُسبت مسألة السعرات الحرارية الحالية إلى خاصية معينة مثل عدم وجود وزن - وإلا ، في الواقع ، اتضح أنها مضحكة. وقد أطلقوا ، بدلاً من المواد الحرارية ، سائلًا حراريًا عديم الوزن ، واختاروا له اسمًا مناسبًا: كالوريك. وأصبحوا أكثر جمالا من ذي قبل.

لماذا نتحدث عن هذا بمثل هذا التفصيل؟ لأنه من المفيد معرفة كيف ظهرت هذه اللعبة حول درجات الحرارة الكامنة للتحولات الكلية في الفيزياء - والتي لا تزال تعتبر حقيقة علمية. سيتعين علينا أن نقول بضع كلمات عن "الطبيعة العلمية" لهذه "الحقيقة".

تخيل: الزجاج الداخلي للمسعر يحتوي على ماء وثلج - في توازن حراري مع بعضهما البعض ومع مادة عازلة. ارتفاع طفيف في درجة الحرارة ، حتى ما يسمى. نقاط السائل - وسيتم انتهاك توازن الطور بين الجليد والماء: سيبدأ الجليد في الذوبان. من أين تأتي حرارة هذا الذوبان؟ من مادة عازلة ، أم ماذا؟ ولكن بعد ذلك ستنخفض درجة حرارته ويتوقف تدفق الحرارة "من أجل الذوبان". في الواقع ، سوف يذوب كل الجليد ، وستبقى درجة الحرارة عند نقطة السائل. فضيحة!

ربما يعتبر أكاديميون اليوم هذه النتيجة نوعًا من الاستثناء المزعج ، لأنه في حالات أخرى ، كما يقولون ، تلتقي النهايات تمامًا - على سبيل المثال ، عند حساب التوازن الحراري لنجم تاو-سيتي. لا ، أعزائي ، لن تحصلوا على "استثناء" هنا. في رأيك ، يجب أن يكون تكوين الجليد في المسطحات المائية المفتوحة مصحوبًا أيضًا بتأثير حراري - الآن فقط يجب إطلاق "حرارة الانصهار" نفسها. أنتم ، أعزائي ، بذلتم صعوبة في اكتشاف - ما النتائج التي يجب أن يؤدي إليها هذا؟ ينمو الجليد من الأسفل ، والتوصيل الحراري للجليد أسوأ بمرتين من الماء. لذلك ، عمليًا ، يجب إطلاق كل "حرارة الانصهار" في الماء تحت الجليد. إذا استبدلنا القيم المرجعية في أبسط معادلة توازن حرارة للحالة قيد النظر ، فقد اتضح أن تكوين طبقة جليدية 1 مم قد يتسبب في تسخين طبقة مجاورة 1 مم من الماء بمقدار 70 درجة (و a طبقة ماء 0.5 مم - تصل إلى 140 درجة ؛ ومع ذلك ، بالفعل عند 100^اسيبدأ في الغليان). كيف تحب هذه النتيجة أيها الأعزاء؟ ربما ستقول إننا لم نأخذ في الحسبان الاختلاط الحراري للماء عبثًا؟ في الواقع ، في النطاق من 0^ا ما يصل إلى 4^اج ، يغرق الماء الأكثر دفئًا ، والماء البارد يرتفع. ما! ولكن ، حتى في ظل ظروف هذا الخلط ، إذا كان هناك مصدر حرارة على سطح الماء ، فإن الماء أعلاه سيكون أكثر دفئًا من الأسفل. في الواقع ، ملف تعريف درجة حرارة القطب الشمالي النموذجي في الماء تحت الجليد هو كما يلي: الماء الملامس للجليد له درجة حرارة قريبة من نقطة التجمد ، ومع زيادة العمق (داخل طبقة معينة) ، تزداد درجة الحرارة. هذا دليل واضح: لا يوجد تدفق للحرارة في الماء من الجليد ، حتى من الجليد المتنامي. أدرك علماء المحيطات هذا منذ فترة طويلة ، لذلك اخترعوا مثل هذا الأحمق: "". ما يفعله هذا الدفء بعد ذلك ، والذي يُحسب ، على نطاق إقليمي ، بتريليونات السعرات الحرارية - لم يعد علماء المحيطات يهتمون ؛ دع مهندسي الغلاف الجوي يتعاملون مع هذا الدفء أكثر. قد يعتقد المرء أن علماء المحيطات لا يعرفون أن التوصيل الحراري للجليد أسوأ بمرتين من الماء. يتساءل المرء أين تتجه رحلات القطب الشمالي مرارًا وتكرارًا ، وما الذي يفعله علماء الهيدرولوجيا هناك جنبًا إلى جنب مع علماء الأرصاد الجوية - هل يقطعون منحوتات الجليد ، أم ماذا؟

وليست هناك حاجة للذهاب إلى القطب الشمالي للتأكد من عدم إطلاق حرارة عندما يتجمد الماء. على شاشة التلفزيون ، أظهر MythBusters تجربة قابلة للتكرار بشكل كبير. يتم أخذ زجاجة من البيرة السائلة فائقة التبريد بدقة من الثلاجة. إذا نقرت فوق هذه الزجاجة - وتتجمد الجعة الموجودة فيها إلى رقائق ثلجية في بضع ثوانٍ. وتبقى الزجاجة باردة … تتمتع هذه التجربة بقوة ترويجية هائلة. الكلمات الرئيسية: "دافئة ، باردة ، قنينة ، بيرة" - كل شيء واضح للغاية. حتى بالنسبة لأكاديميين اليوم.

تخيل مدى صعوبة الأمر بالنسبة لهؤلاء الأكاديميين: نظرًا لعدم وجود "حرارة اندماج كامنة" ، فلن تضطر فقط إلى إعادة كتابة الفيزياء للصف السابع ، ولكن أيضًا تقديم الأعذار - كيف خدعهم بعض علماء الكيمياء في العصور الوسطى بلاك وويلك. وكيف يمكن للمرء أن يبرر نفسه إذا كان الأكاديميون لا يزالون لا يفهمون سر تلك الحيلة؟ حسنًا ، دعنا نريك. السر هو أن الجليد عند 0^ابعد مزجه بالماء الساخن لا يرفع درجة حرارته: يذوب عند درجة حرارة ثابتة. وحتى يذوب تمامًا ، يكون مصدرًا للتبريد: الماء الملامس له ، والذي كان ساخنًا في البداية ، يصبح دافئًا ، ثم باردًا ، ثم الجليد … مع أوزان متساوية من الثلج عند 0^اC والماء عند 70^اС ، سيكون كل الماء الناتج عند 0^اج. القضية ، كما ترى ، بسيطة. لكن لا ، إنهم يطالبوننا بشرح - ولكن أين ، كما يقولون ، كانت الحرارة التي كانت تحتويها المياه الساخنة؟ أيها الأصدقاء ، سيكون هذا السؤال وثيق الصلة بالموضوع إذا كان قانون حفظ الحرارة يعمل في الطبيعة. لكن الطاقة الحرارية لا يتم الحفاظ عليها: يتم تحويلها بحرية إلى أشكال أخرى من الطاقة. سنبين أدناه أن النظام المغلق قادر تمامًا على تغيير درجة حرارته - وحتى بطرق مختلفة.

وبالنسبة لمثل هذا التحول الكلي للمادة مثل الذوبان ، فمن الواضح أنها لا تحتاج إلى أي "حرارة كامنة". قم بتسخين العينة إلى درجة الانصهار - واحتفظ بها إذا لزم الأمر - وسوف تذوب العينة دون مساعدة. أولئك الذين شاهدوا الفيلم الملحمي "سيد الخواتم" ربما يتذكرون الثواني الأخيرة من Ring of Omnipotence. لقد سقط في فم "الجبل الذي ينفث النار" - وهو الآن يرقد هناك … يسخن ، مع ارتفاع درجات الحرارة … وأخيراً - قضم بصوت عالي! وبدلاً من الحلقة - تنتشر القطرات بالفعل. كان هذا المشهد ناجحًا جدًا لصانعي الأفلام. الشعور الكامل بالواقع!

(يمكن الاطلاع على مقتطف بحلقة على الرابط:

يتمتع الذهب بموصلية حرارية جيدة ، وكانت الحلقة صغيرة جدًا ، لذا تمت تسخينها بالكامل مرة واحدة. وعلى الفور في الحجم الكامل تم تسخينه إلى نقطة الانصهار - فورًا وذابت ، دون الحاجة إلى حرارة لا داعي لها. بالمناسبة ، يشهد شهود العيان على تسخين الخردة المعدنية ، على سبيل المثال ، الألمنيوم في أفران الحث: إنه لا يذوب تدريجياً ، يسقط بعد قطرة - على العكس من ذلك ، تبدأ الشظايا البارزة في الطفو وتتدفق على الفور طوال حجمها بالكامل. في حالة الجليد ، فإن عدم وجود متطلبات حرارة غير ضرورية للذوبان ليس واضحًا لمجرد أن الموصلية الحرارية للجليد أسوأ بكثير من تلك الخاصة بالمعادن. لذلك ، يذوب الجليد تدريجياً ، قطرة قطرة. لكن المبدأ هو نفسه: ما يتم تسخينه إلى درجة الانصهار - ثم ذاب على الفور.

O. Kh. Derevensky

اقرأ بالكامل