รับความอบอุ่น

2024 ผู้เขียน: Seth Attwood | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2023-12-16 16:17

"วันนี้เด็กๆ ได้เรียนรู้แนวคิดที่ถูกต้องเกี่ยวกับความอบอุ่นในชั้นประถมศึกษาปีที่ 7 แล้ว"

(จากคอลเลกชัน "เรื่องตลกของนักวิทยาศาสตร์ผู้ยิ่งใหญ่")

… ที่ราบคาซัคถูกแผดเผาโดยดวงอาทิตย์ นักวิทยาศาสตร์จากกลุ่มสำรวจเล็กๆ เช็ดเหงื่อ สังเกตไซกา นักวิทยาศาสตร์เหล่านี้ดำเนินการวิจัยทางวิทยาศาสตร์อย่างมีความรับผิดชอบ พวกเขาต้องการทดลองยืนยันคำพูดของนักวิชาการ Timiryazev: ""

วิธีการของนักวิทยาศาสตร์ของเราไม่มีที่ไหนง่ายไปกว่านี้อีกแล้ว พวกเขาติดตามว่าสัตว์กินหญ้ามากแค่ไหนในสภาพแวดล้อมทางธรรมชาติ ปริมาณแคลอรี่ของฟีดนี้ - เช่น ปริมาณความร้อนที่ปล่อยออกมาเมื่อถูกเผาในเครื่องวัดปริมาณความร้อนเป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วสำหรับนักวิทยาศาสตร์ ยังคงเป็นเพียงการเปรียบเทียบปริมาณของ "พลังงานศักย์" ที่มีอยู่ในอาหารของไซกะกับงานที่กล้ามเนื้อสร้างขึ้นในช่วงชีวิตของมัน

แต่ … ยิ่งนักวิทยาศาสตร์สังเกตนานเท่าไหร่ พวกเขาก็ยิ่งเศร้าโศกมากขึ้นเท่านั้น คุณเห็นไหมว่า saigas เหล่านี้ผิดอย่างใด พวกเขากินน้อย - จำนวนแคลอรี่ในการปันส่วนกลายเป็นน้อยกว่าการใช้พลังงานของกล้ามเนื้อหลายเท่า ไขมันสำรองไม่ได้เกี่ยวข้องอะไรกับไขมันสำรองในฤดูร้อน สิ่งที่น่ารังเกียจที่สุดคือ Saigas พลิก "บรรทัดฐานทางวิทยาศาสตร์" ทั้งหมด: ปริมาณแคลอรี่ในอาหารของพวกเขาไม่เพียงพอสำหรับชีวิตอย่างชัดเจนและพวกเขาดูค่อนข้างร่าเริง … นี่คือ Saiga ที่มีเสน่ห์ซึ่งขยิบตาให้กับนักวิทยาศาสตร์อย่างสง่างาม ยกหางออกแล้วปล่อยอึอีกชุดหนึ่ง “เห็นไหมว่าเขากำลังทำอะไร? - ผู้สังเกตการณ์คนหนึ่งไม่สามารถต้านทานได้ - เยาะเย้ยเรา สัตว์เคี้ยวเอื้อง! - “ใจเย็นๆ เพื่อนร่วมงาน! - ตอบครั้งที่สอง - ตรงกันข้าม เธอบอกเราว่า: เรายังไม่ได้ทำให้การทดลองสิ้นสุดลง! นี่ … หญ้าแห้งผ่านวัว - มันแห้งแล้วก็ไหม้ด้วย! ชาวบ้านใช้เป็นเชื้อเพลิง!" - "เพื่อนร่วมงานจะพูดว่านี่ … นี้มาก … มีเนื้อหาแคลอรี่ด้วยหรือไม่" - "อย่างแน่นอน! และเราจะวัดมัน!”

ไม่ช้าก็เร็วพูดเสร็จ แคลอรีมิเตอร์ไม่สนุกเลยตอนที่มันเผาขี้ - แต่เพื่อวิทยาศาสตร์ ฉันต้องทน อย่างไรก็ตาม นักวิจัยสนุกน้อยลงไปอีกเมื่อพวกเขาเชื่อว่าปริมาณแคลอรี่ของอึนั้นเหมือนกับปริมาณแคลอรี่ของอาหารดั้งเดิม ปรากฎว่าในระดับ "พลังงานศักย์ที่มีอยู่ในอินทรียวัตถุ" ของ Timiryazev สัตว์ไม่เพียงกินน้อยกว่าที่จำเป็นสำหรับการทำงานของกล้ามเนื้อเท่านั้น แต่ยังปล่อยเท่าที่กินเข้าไป นั่นคือไม่มีอะไรเหลือให้กล้ามเนื้อทำงานอย่างแน่นอน นักวิทยาศาสตร์ของเราทราบดีว่าข้อสรุปที่น่าสงสัยดังกล่าวไม่ใช่สำหรับรายงานของพวกเขา ดังนั้นพวกเขาจึงโรยขี้เถ้าบนผมของพวกเขา - อึที่ถูกไฟไหม้ - และนั่นคือจุดสิ้นสุดของมัน

และจนถึงตอนนี้ สถานการณ์เกี่ยวกับ "ปริมาณแคลอรี่ของอาหาร" ก็เป็นอาการเมาค้างอยู่บ้าง หากคุณถามนักโภชนาการเกี่ยวกับจำนวนแคลอรีต่อวันที่ควรบริโภคพร้อมกับอาหารเพื่อ "รับประกันการลดน้ำหนักในสองสัปดาห์" พวกเขาจะอธิบายทุกอย่างให้คุณฟังอย่างละเอียด - ยิ่งกว่านั้นพวกเขาจะรับในราคาไม่แพงและจะไม่กระพริบตา. งานของพวกเขาเป็นแบบนี้ … แต่เราถามนักวิชาการ: แคลอรี่ที่ Saigas ใช้เดิน เคี้ยว และยกหางมาจากไหน? และนักวิชาการไม่ชอบคำถามนี้มากนัก เขารู้สึกไม่สบายใจสำหรับพวกเขาอย่างเจ็บปวด สูงสุดที่คุณสามารถทำได้จากสิ่งเหล่านี้คือการดึงดูดความจริงที่ว่าสิ่งมีชีวิตเป็นระบบที่มีการจัดระเบียบสูงที่ซับซ้อนที่สุดและด้วยเหตุนี้พวกเขาจึงกล่าวว่ายังไม่ได้รับการศึกษาอย่างเพียงพอ คุณลุงที่อยู่ในกรอบของการศึกษาสิ่งมีชีวิต คุณกำลังคอยดูแลแม่เกี่ยวกับผลการวัดแคลอรีเมตริกอย่างที่อธิบายไว้ข้างต้นหรือไม่? หรือคุณกลัวว่าคุณจะต้องอายเมื่อเด็ก ๆ หัวเราะเยาะคุณ? นี่คือวิธีการรักษาพื้นบ้านที่ได้รับการพิสูจน์แล้วสำหรับคุณ: ถูปากกระบอกบีทรูทของคุณ - ถ้าคุณหน้าแดง มันจะไม่สังเกตเห็นได้ชัดเจนนัก

นักวิชาการเข้ามาในชีวิตนี้ได้อย่างไร? โอเค แม้ว่าสิ่งมีชีวิตที่เคลื่อนไหวจะยากเกินไปสำหรับพวกมัน แต่ในสารที่ไม่มีชีวิตซึ่งอยู่ภายใต้การกระทำของกฎหมายทางกายภาพและเคมีเท่านั้น - คำถามที่มีแคลอรี่ควรมีความโปร่งใสหรือไม่? เราไม่ได้พูดถึงปรากฏการณ์ที่พบในคันเร่งและตัวชนกันนี่เป็นปรากฏการณ์ที่ทุกคนสามารถทำซ้ำได้ในครัวของตัวเอง ดูเหมือนว่าประสบการณ์ใช้งานจริงขนาดมหึมาควรหลอมรวมเป็นแนวคิดที่ชัดเจนเกี่ยวกับความอบอุ่น แต่เราจะบอกคุณว่าประสบการณ์นี้เกิดขึ้นได้อย่างไร

แม้แต่นักปรัชญาโบราณในคำถามเกี่ยวกับธรรมชาติของความร้อนก็ถูกแบ่งออกเป็นสองค่าย บางคนเชื่อว่าความร้อนเป็นสารอิสระ ยิ่งอยู่ในร่างกายก็ยิ่งอบอุ่น คนอื่นๆ เชื่อว่าความร้อนเป็นปรากฏการณ์ของคุณสมบัติบางอย่างที่มีอยู่ในสสาร: ในสภาวะที่กำหนด ร่างกายจะเย็นกว่าหรืออุ่นกว่า ในยุคกลาง แนวคิดแรกเริ่มครอบงำ ซึ่งอธิบายได้ง่าย แนวคิดเกี่ยวกับโครงสร้างของสสารในระดับอะตอมและโมเลกุลนั้นยังไม่ได้รับการพัฒนาอย่างสมบูรณ์ ดังนั้นจึงเป็นเรื่องลึกลับที่คุณสมบัติของสสารที่อาจรับผิดชอบต่อความร้อน นักปรัชญาส่วนใหญ่ไม่สนใจที่จะค้นหาสมบัติลึกลับนี้ แต่นำโดยสัญชาตญาณของฝูงสัตว์ ยึดแนวคิดที่สะดวกของความร้อนว่าเป็น "เรื่องความร้อน"

โอ้พวกเขายึดติดกับมันอย่างเหนียวแน่น - เป็นตะคริวในกล้ามเนื้อที่จับ เข้าใจ: ความร้อนดังเช่นที่เคยเป็นมาจะถูกถ่ายโอนจากวัตถุร้อนไปเป็นวัตถุเย็นเมื่อสัมผัสกัน ยิ่งมีความร้อนในร่างกายมาก อุณหภูมิร่างกายก็จะยิ่งสูงขึ้น อุณหภูมิคืออะไร? และนี่เป็นเพียงการวัดเนื้อหาของเรื่องความร้อน หากถ่ายเทความร้อนจากขวาไปซ้าย อุณหภูมิทางด้านขวาจะสูงขึ้น และในทางกลับกัน. หากความร้อนไม่ถูกถ่ายโอนไปทางขวาหรือทางซ้าย อุณหภูมิทางด้านขวาและด้านซ้ายจะเท่ากัน ให้แนวคิดของ "เรื่องความร้อน" และ "อุณหภูมิ" เชื่อมโยงกันด้วยวงจรอุบาทว์เชิงตรรกะ แต่ไม่อย่างนั้นทุกอย่างก็น่าทึ่ง เป็นไปได้ที่จะสรุปผลในทางปฏิบัติ: เพื่อให้ความร้อนแก่ร่างกาย จำเป็นต้องเพิ่มเรื่องความร้อนเข้าไป - เมื่อเทียบกับสิ่งที่มีอยู่แล้ว และสำหรับการเพิ่มเติมดังกล่าวจำเป็นต้องมีร่างกายที่ร้อนขึ้นไม่เช่นนั้นจะไม่ถ่ายโอนความร้อน ส่องแสง! บนพื้นฐานของแนวคิดเหล่านี้ จึงมีการสร้างเครื่องยนต์ความร้อนที่ใช้งานได้! หลักการของความไม่สามารถทำลายได้ของสสารความร้อนนั้นถูกกำหนดขึ้น นั่นคือ อันที่จริง กฎการอนุรักษ์ความร้อน!

แน่นอนว่าวันนี้เป็นเรื่องง่ายที่เราจะพูดถึงความไร้เดียงสาของนิสัยใจคอในยุคกลางเหล่านี้ วันนี้เรารู้ว่าความร้อนเป็นรูปแบบหนึ่งของพลังงาน และกฎการอนุรักษ์พลังงานใช้ไม่ได้กับรูปแบบใดรูปแบบหนึ่ง กฎหมายฉบับนี้ใช้ได้ผลกับพลังงานโดยรวม โดยคำนึงถึงข้อเท็จจริงที่ว่าพลังงานบางรูปแบบสามารถเปลี่ยนเป็นพลังงานอื่นได้ แต่ในยุคนั้นที่เรื่องความร้อนถือเป็นส่วนสำคัญของจักรวาล หลักการของความไม่สามารถทำลายได้ เนื่องจากการอ้างสิทธิ์ในขอบเขตสากล ทำให้นักปรัชญาต้องตกตะลึง สำหรับการยืนยันการทดลองของหลักการนี้ - จริง ไม่ใช่ในระดับสากล แต่ในระดับท้องถิ่น - กล่องเหล่านี้ที่มีก้นสองชั้นที่เรียกว่าแคลอรีมิเตอร์ถูกคิดค้นและนำไปใช้

มันน่าทึ่งมาก: ในระหว่างความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี จากนาฬิกาจับเวลาแบบกลไก พวกมันเปลี่ยนไปเป็นควอตซ์ก่อนแล้วจึงเปลี่ยนเป็นนาฬิกาอะตอม จากเทปวัดดิน พวกมันเปลี่ยนไปเป็นเครื่องวัดระยะด้วยเลเซอร์ และจากนั้นเป็นเครื่องรับ GPS - และเปลี่ยนเฉพาะแคลอรีมิเตอร์ ที่ไม่สามารถถูกแทนที่ได้อย่างสมบูรณ์ในเรื่องของผลกระทบทางความร้อนที่กำหนดโดยตรง จนถึงปัจจุบัน แคลอรีมิเตอร์ให้บริการผู้ใช้อย่างซื่อสัตย์: ผู้ใช้เชื่อในตัวพวกเขาและคิดว่าพวกเขารู้ความจริงด้วยความช่วยเหลือของพวกเขา และในยุคกลางพวกเขาได้รับการสวดอ้อนวอนขอ ปกป้องจากตาชั่วร้าย และถึงกับรมควันด้วยเครื่องหอม ซึ่งอย่างไรก็ตาม ไม่ได้ช่วยอะไรมาก ดูนี่สิ กระบวนการภายใต้การศึกษาดำเนินการในแก้วที่มีผนังนำความร้อน ซึ่งอยู่ภายในแก้วขนาดใหญ่ที่เต็มไปด้วยสารบัฟเฟอร์ หากในระหว่างกระบวนการที่ทำการศึกษา เรื่องความร้อนถูกปล่อยหรือดูดซับ อุณหภูมิของสารบัฟเฟอร์ตามลำดับจะเพิ่มขึ้นหรือลดลงค่าที่วัดได้ในทั้งสองกรณีคือความแตกต่างของอุณหภูมิของสารบัฟเฟอร์ก่อนและหลังกระบวนการภายใต้การศึกษา - กำหนดความแตกต่างนี้โดยใช้เทอร์โมมิเตอร์ โว้ว! จริงอยู่ ความยากเล็กน้อยถูกค้นพบอย่างรวดเร็ว การวัดซ้ำด้วยกระบวนการทดสอบเดียวกัน แต่มีสารบัฟเฟอร์ต่างกัน และปรากฎว่าน้ำหนักเท่ากันของสารบัฟเฟอร์ที่แตกต่างกัน ได้รับปริมาณความร้อนเท่ากัน ความร้อนขึ้นด้วยปริมาณที่ต่างกัน ผู้เชี่ยวชาญเรื่องความร้อนได้แนะนำลักษณะพิเศษอีกอย่างหนึ่งของสาร - ความจุความร้อนเข้าสู่วิทยาศาสตร์โดยไม่ต้องคิดสองครั้ง สิ่งนี้ค่อนข้างง่าย: ความจุความร้อนนั้นมากกว่าสำหรับสารที่มีสสารความร้อนมากกว่า เพื่อให้ความร้อนขึ้นเป็นจำนวนองศาเท่ากัน สิ่งอื่น ๆ ทั้งหมดจะเท่ากัน รอรอ! จากนั้น เพื่อที่จะกำหนดผลทางความร้อนโดยวิธีแคลอรีเมตริก จำเป็นต้องทราบความจุความร้อนของสารบัฟเฟอร์ล่วงหน้า! คุณรู้ได้อย่างไร? ผู้เชี่ยวชาญด้านความร้อนให้คำตอบสำหรับคำถามนี้โดยไม่เครียด พวกเขาตระหนักได้อย่างรวดเร็วว่ากล่องของพวกเขาเป็นอุปกรณ์อเนกประสงค์ที่เหมาะสำหรับการวัดผลกระทบจากความร้อนไม่เพียงเท่านั้น แต่ยังรวมถึงความจุความร้อนด้วย อย่างไรก็ตาม หากคุณวัดความแตกต่างของอุณหภูมิของสารบัฟเฟอร์และทราบปริมาณของสารที่สร้างความร้อนที่ดูดซับไว้ ความจุความร้อนที่ต้องการก็จะอยู่บนถาดเงินของคุณ! และมันก็เกิดขึ้น: วัดผลกระทบจากความร้อนบนพื้นฐานของความรู้เกี่ยวกับความจุความร้อน และการรับรู้ความสามารถทางความร้อนบนพื้นฐานของการวัดผลกระทบจากความร้อน และถ้ามีใครคนหนึ่งซึ่งไม่ใช่เพราะความอาฆาตพยาบาท แต่ด้วยความอยากรู้ล้วนๆ ถามว่า: "คุณวัดอะไรก่อน - ความร้อนหรือความจุความร้อน" - จากนั้นเขาก็ตอบด้วยจิตวิญญาณนี้: "ฟังนะ คนฉลาด อะไรเกิดก่อน - ไก่หรือไข่" - และปราชญ์เข้าใจว่าเขาไม่ควรถามคำถามโง่ ๆ

กล่าวโดยย่อ: ถ้าคุณไม่ถามคำถามโง่ ๆ ทุกอย่างก็เรียบร้อยในวิธีแคลอรีเมตริก ยกเว้นความแตกต่างเพียงเล็กน้อย จากจุดเริ่มต้น วิธีการนี้มีพื้นฐานอยู่บนสมมติฐานหลักที่ว่าสสารความร้อนสามารถไหลจากวัตถุที่มีความร้อนมากขึ้นไปยังวัตถุที่มีความร้อนน้อยกว่าเท่านั้น จากนั้นไม่มีใครคิดเรื่องง่าย ๆ เลย: หากสมมติฐานหลักนี้ถูกต้อง เมื่อเวลาผ่านไปอุณหภูมิของร่างกายทั้งหมดจะเท่ากัน - และอย่างที่พวกเขาพูด อาเมน อย่างไรก็ตาม ถ้าใครคิดเรื่องนี้ พวกเขาคงจะคัดค้านเขาอย่างมีเหตุมีผลว่าแผนของพระเจ้าไม่สามารถระงับความโง่เขลาเช่นนี้ได้ และในเรื่องนี้ทุกคนก็จะสงบลง

กล่าวโดยสรุป แนวคิดเรื่องความร้อนในวิทยาศาสตร์นั้นอุ่นขึ้นอย่างสบายๆ ดังนั้น Lomonosov ของเราด้วยความเรียบง่ายแบบชนบทจึงไม่เข้ากับไอดีลนี้ ท้ายที่สุด เขาไม่ได้ยึดถือแนวคิดบางอย่าง เขาค้นคว้าและเสนอแนวคิดที่เพียงพอให้เป็นการตอบแทน ใน "ภาพสะท้อนสาเหตุของความร้อนและความเย็น" (1744) Lomonosov ได้กำหนดสาเหตุของความร้อนอย่างชัดเจนซึ่งก็คือ "" ของอนุภาคในร่างกาย อย่างไรก็ตาม เขาได้ข้อสรุปที่มหัศจรรย์ทันที: "" วันนี้มีการใช้คำศัพท์ทางวิทยาศาสตร์ที่สูงกว่า - "อุณหภูมิศูนย์สัมบูรณ์" แต่ไม่ได้กล่าวถึงชื่อ Lomonosov ท้ายที่สุด เขามีความไม่รอบคอบที่จะทำลายแนวคิดเรื่องความร้อน! ดังนั้นเขาจึงเขียนว่านักปรัชญาไม่แสดง - "" “” หากนักปรัชญาใช้วิธีการกลศาสตร์ควอนตัม พวกเขาจะได้ “การลดฟังก์ชันทางความร้อน” บางอย่างขึ้นมา แม้ว่าสำหรับ "ลัทธิปิดบังในยุคกลาง" ทั้งหมด ก็ถือว่าไม่เหมาะสมที่จะเป็นคนงี่เง่าอย่างตรงไปตรงมา - มันกลายเป็นเรื่องธรรมดาในศตวรรษที่ยี่สิบเท่านั้น ยังมีการรออีกนาน … และ Lomonosov ได้แยกแยะความเข้าใจผิดต่อไปนี้ - เกี่ยวกับน้ำหนักของ "เรื่องความร้อน" "". อนิจจา Robert Boyle ที่รู้จักกันดีได้ทำอะไรผิดพลาด: เมื่อโลหะถูกย่าง เกิดตะกรันบนโลหะนั้น และน้ำหนักของตัวอย่างก็เพิ่มขึ้น - แต่เนื่องจากสารที่เติมเข้าไปซึ่งเป็นผลมาจากปฏิกิริยาออกซิเดชัน "", นอกจากนี้, "". แต่โลโมโนซอฟก็ควบคุม "" ได้เช่นกัน

เมื่อเทียบกับข้อโต้แย้งที่ทำลายล้างเหล่านี้ หลักคำสอนเรื่องความร้อนทั้งหมดเป็นเรื่องไร้สาระ แม้แต่เด็กฝึกงานในห้องปฏิบัติการเคมีก็ยังเข้าใจเรื่องนี้แต่อาจารย์ด้านวิชาการไม่รู้จักความถูกต้องของ Lomonosov - พวกเขาเงียบอย่างชาญฉลาด “ในกรณีนี้ เราไม่มีอะไรต้องโต้แย้ง” พวกเขาคิด “แต่เป็นไปไม่ได้ที่เราทุกคนจะโง่ และเขาคนเดียวก็เป็นอัจฉริยะ” ยิ่งกว่านั้น ความคิดนี้ยังครอบงำหัวหน้าฝ่ายวิชาการทุกคนอย่างหมกมุ่น แม้ว่านักวิชาการจะไม่บรรลุข้อตกลง แต่ภายนอกก็แสดงให้เห็นว่าเป็นการสมรู้ร่วมคิดมูลค่าหนึ่งร้อยดอลลาร์ในโลก และพวกเขาทั้งหมดเป็นคนที่ซื่อสัตย์และมีเกียรติมากที่สุด สำหรับการเลือก - ซึ่งกันและกันมีความซื่อสัตย์และมีเกียรติมากกว่า คนซื่อสัตย์ขับคนที่ซื่อสัตย์และขับผู้สูงศักดิ์

พาออยเลอร์ซึ่งถือว่าเป็นเพื่อนของโลโมโนซอฟ เมื่อ Paris Academy of Sciences ประกาศการแข่งขันเพื่อผลงานที่ดีที่สุดเกี่ยวกับธรรมชาติของความร้อน สถาบันนั้นชนะการแข่งขันและได้รับรางวัลออยเลอร์ผู้เขียนผลงานที่นำเสนอ: "" (1752) แต่กรณีออยเลอร์นี้เป็นข้อยกเว้น ส่วนที่เหลือของ "ผู้ซื่อสัตย์และมีเกียรติ" ยังคงนิ่งเงียบและรอคอยความตายของ Lomonosov (พ.ศ. 2308) อย่างอดทน และหลังจากนั้น เมื่อรออีกเจ็ดปีเพื่อที่จะซื่อสัตย์ พวกเขาก็เริ่มหัวรั้นอีกครั้งเกี่ยวกับเรื่องความร้อน คุณเห็นไหมว่าเป็นไปไม่ได้ที่จะยอมรับว่า Lomonosov พูดถูก ตอนนี้ ถ้าเขาได้ทำสิ่งเล็กๆ น้อยๆ เช่น เปิดโปงความหลงผิดของบอยล์คนเดียวกัน แค่นั้นเอง กฎของโลโมโนซอฟก็จะอยู่ในหนังสือเรียนแล้ว เช่นเดียวกับกฎของบอยล์-มาริออตต์ และโลโมโนซอฟก็ถูกพาไปและขุดวิทยาศาสตร์ทั้งหมดในเวลานั้น เห็นด้วย อย่าเขียนในตำรา "กฎข้อที่หนึ่งของ Lomonosov", "กฎข้อที่สองของ Lomonosov" ฯลฯ - เมื่อคะแนนไปหลายสิบ! นักเรียนจะงง! นั่นคือเหตุผลที่ข้อเท็จจริงจากการทดลองที่สดใหม่ซึ่งสามารถตีความได้ในจิตวิญญาณของเรื่องความร้อนผ่านพ้นไปอย่างรวดเร็ว

และมีข้อเท็จจริงบางอย่าง ในสมัยนั้น นักธรรมชาติวิทยามีแนวคิดแบบหนึ่ง คือ ผสมน้ำเย็นปริมาณดังกล่าวกับปริมาณน้ำร้อนดังกล่าวกับน้ำร้อนในปริมาณดังกล่าว และกำหนดอุณหภูมิผลลัพธ์ของส่วนผสม ประสบการณ์ยืนยันสูตรของ Richman: ค่าอุณหภูมิเป็นค่าเฉลี่ยถ่วงน้ำหนัก - ในกรณีเฉพาะที่มีปริมาณน้ำเย็นและน้ำร้อนเท่ากัน มันคือค่าเฉลี่ยเลขคณิต ดังนั้น นักเคมี แบล็ก และนักเคมี วิลค์ ก็เริ่มตรวจสอบสูตรริชมันน์สำหรับกรณีของการผสมน้ำร้อนไม่ใช่น้ำเย็น แต่กับน้ำแข็ง โดยตัดสินใจว่า ณ จุดหลอมเหลว “น้ำแข็งนั้น น้ำนั้น เป็นอึหนึ่ง”. ผลลัพธ์ออกมา - วันนี้สามารถพูดได้อย่างแน่นอน - เหลือเชื่ออย่างแน่นอน อุณหภูมิน้ำสุดท้ายสำหรับกรณีน้ำหนักน้ำแข็งเริ่มต้นเท่ากับ 0^อู๋C และน้ำที่70^อู๋C กลับกลายเป็นว่าห่างไกลจากค่าเฉลี่ยเลขคณิต - มันกลับกลายเป็นเท่ากับ 0^อู๋S. เหลือเชื่อ? แล้วก็! จิตใจมืดมนมากจนยอมแพ้ต่อแนวคิดเรื่อง "ความร้อนแฝงของน้ำแข็งละลาย" อย่างกระตือรือร้น ตามแนวคิดนี้ เพื่อที่จะละลายน้ำแข็ง มันไม่เพียงพอที่จะให้ความร้อนกับอุณหภูมิหลอมเหลว ซึ่งจะต้องมีปริมาณของความร้อนในการสื่อสารถึงมัน ตามความจุความร้อนของมัน - มันจะเป็น จำเป็นต้องขับเคลื่อนสสารความร้อนจำนวนมากเข้าไปในน้ำแข็ง ซึ่งจะไปหลอมละลายเอง จริงอยู่ในระหว่างการหลอม อุณหภูมิของน้ำแข็งไม่เปลี่ยนแปลง และเครื่องวัดอุณหภูมิไม่ตอบสนองต่อเรื่องความร้อนเพิ่มเติม - นั่นคือสาเหตุที่ความร้อนของการหลอมเรียกว่า "แฝง" ทุกอย่างคิดออก! และที่สำคัญที่สุด ประสบการณ์ยืนยันว่า แหล่งจ่ายความร้อนของน้ำอยู่ที่ 70^อู๋C ถ้าไม่ละลายน้ำแข็ง ?! นี่คือวิธีที่เราพบค่าตัวเลขของความร้อนแฝงของการหลอมรวม นักวิชาการร้องไห้ด้วยความปิติ - หลับตาลงกับความจริงที่ว่าตรรกะของ Black และ Wilke ทำงานภายใต้สมมติฐานเบื้องต้นที่ขาดไม่ได้: ปริมาณความอบอุ่นในธรรมชาติได้รับการอนุรักษ์ไว้ ด้วยสมมติฐานที่หลอกลวงนี้ ผลลัพธ์ของ Black และ Wilke ได้ยืนยันการมีอยู่ของสสารความร้อนได้อย่างแท้จริง ทุกอย่างเริ่มต้นใหม่อีกครั้ง อย่างไรก็ตาม ความพยายามของ Lomonosov ไม่ได้ไร้ผล: ความร้อนในปัจจุบันเกิดจากคุณสมบัติเฉพาะเช่นไม่มีน้ำหนัก - มิฉะนั้นในความเป็นจริงมันกลับกลายเป็นเรื่องตลก และพวกเขาได้ปลดปล่อยของเหลวที่มีความร้อนไร้น้ำหนักออกมา แทนที่จะเป็นสสารความร้อน ซึ่งพวกเขาเลือกชื่อที่เหมาะสม: แคลอรี่ และสวยขึ้นกว่าเดิม

ทำไมเราถึงพูดถึงเรื่องนี้ในรายละเอียดเช่นนี้? เพราะมันมีประโยชน์ที่จะรู้ว่าเกมนี้เกี่ยวกับความร้อนแฝงของการแปลงรวมปรากฏอย่างไรในฟิสิกส์ ซึ่งยังถือว่าเป็นความจริงทางวิทยาศาสตร์ เราจะต้องพูดสองสามคำเกี่ยวกับ "ธรรมชาติทางวิทยาศาสตร์" ของ "ความจริง" นี้

ลองนึกภาพ: แก้วด้านในของเครื่องวัดความร้อนประกอบด้วยน้ำและน้ำแข็ง - ในสภาวะสมดุลทางความร้อนซึ่งกันและกันและมีสารบัฟเฟอร์ อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นเล็กน้อยจนเรียกว่า จุด liquidus - และความสมดุลของเฟสระหว่างน้ำแข็งกับน้ำจะถูกละเมิด: น้ำแข็งจะเริ่มละลาย ความร้อนจากการหลอมนี้จะมาจากไหน? จากสารบัฟเฟอร์หรืออะไร? แต่จากนั้นอุณหภูมิจะลดลงและการไหลของความร้อน "สำหรับการหลอม" จะหยุดลง อันที่จริง น้ำแข็งทั้งหมดจะละลาย และอุณหภูมิจะยังคงอยู่ที่จุด liquidus เรื่องอื้อฉาว!

นักวิชาการในปัจจุบันอาจมองว่าผลลัพธ์นี้เป็นข้อยกเว้นที่น่ารำคาญ เพราะในกรณีอื่นๆ พวกเขาบอกว่าจุดจบมาบรรจบกันอย่างสมบูรณ์แบบ ตัวอย่างเช่น เมื่อคำนวณสมดุลความร้อนของดาว tau-Ceti ไม่ ที่รัก คุณจะไม่ลงเอยด้วย "ข้อยกเว้น" ที่นี่ ในความเห็นของคุณการก่อตัวของน้ำแข็งในแหล่งน้ำเปิดควรมาพร้อมกับผลกระทบทางความร้อน - ตอนนี้ควรปล่อย "ความร้อนของการหลอมรวม" แบบเดียวกันเท่านั้น คุณที่รักของฉันมีปัญหาในการค้นหา - สิ่งนี้จะนำไปสู่ผลลัพธ์อะไร? น้ำแข็งเติบโตจากเบื้องล่าง และค่าการนำความร้อนของน้ำแข็งนั้นมีขนาดที่แย่กว่าน้ำสองอันดับ ดังนั้น "ความร้อนของการหลอมเหลว" ในทางปฏิบัติทั้งหมดควรถูกปล่อยลงในน้ำภายใต้น้ำแข็ง หากเราแทนที่ค่าอ้างอิงเป็นสมการสมดุลความร้อนที่ง่ายที่สุดสำหรับกรณีที่อยู่ระหว่างการพิจารณา ปรากฎว่าการก่อตัวของชั้นน้ำแข็ง 1 มม. จะทำให้เกิดความร้อนกับชั้นน้ำ 1 มม. ที่อยู่ติดกัน 70 องศา (และ ชั้นน้ำ 0.5 มม. - มากถึง 140 องศา อย่างไรก็ตามอยู่ที่100.แล้ว^อู๋มันจะเริ่มเดือด) คุณชอบผลลัพธ์นี้อย่างไรที่รัก บางทีคุณอาจจะบอกว่าเราไม่ได้คำนึงถึงความร้อนผสมของน้ำเปล่า ๆ ? แท้จริงแล้วอยู่ในช่วงตั้งแต่0^อู๋ มากถึง4^อู๋C อ่างน้ำอุ่นและน้ำเย็นขึ้น อะไรนะ! แต่แม้ภายใต้สภาวะของการผสมดังกล่าว หากมีแหล่งความร้อนบนผิวน้ำ น้ำด้านบนก็จะอุ่นกว่าด้านล่าง อันที่จริง โปรไฟล์อุณหภูมิอาร์กติกโดยทั่วไปในน้ำใต้น้ำแข็งมีดังนี้ น้ำที่สัมผัสกับน้ำแข็งมีอุณหภูมิใกล้กับจุดเยือกแข็ง และเมื่อความลึกเพิ่มขึ้น (ภายในชั้นหนึ่ง) อุณหภูมิก็จะสูงขึ้น นี่เป็นหลักฐานที่ชัดเจน: ไม่มีความร้อนไหลลงสู่น้ำจากน้ำแข็ง แม้แต่จากน้ำแข็งที่กำลังเติบโต นักสมุทรศาสตร์ตระหนักมานานแล้วดังนั้นพวกเขาจึงคิดค้นคนโง่: "" ความอบอุ่นนี้จะทำอย่างไรต่อไป ซึ่งคำนวณในระดับภูมิภาคเป็นล้านล้านกิโลแคลอรี - นักสมุทรศาสตร์ไม่สนใจอีกต่อไป ให้วิศวกรด้านบรรยากาศจัดการกับความอบอุ่นนี้ต่อไป บางคนอาจคิดว่านักสมุทรศาสตร์ไม่ทราบว่าค่าการนำความร้อนของน้ำแข็งมีระดับที่แย่กว่าน้ำสองอันดับ น่าแปลกอย่างหนึ่งที่การสำรวจอาร์กติกกำลังมุ่งหน้าไปครั้งแล้วครั้งเล่า และนักอุทกวิทยากำลังทำอะไรที่นั่นร่วมกับนักอุตุนิยมวิทยา - พวกเขากำลังตัดประติมากรรมน้ำแข็งออกหรืออะไร?

และไม่จำเป็นต้องย่ำยีไปยังแถบอาร์กติกเพื่อให้แน่ใจว่าจะไม่มีการปล่อยความร้อนออกมาเมื่อน้ำกลายเป็นน้ำแข็ง ในทีวี MythBusters ได้แสดงประสบการณ์ที่ทำซ้ำได้สูง นำขวดเบียร์เหลว supercooled ออกจากตู้เย็นอย่างเรียบร้อย คุณแหย่ขวดนี้ - และเบียร์ในนั้นก็แข็งตัวเป็นเกล็ดน้ำแข็งในไม่กี่วินาที และขวดยังคงเย็นอยู่ … ประสบการณ์นี้มีพลังในการเป็นที่นิยมอย่างมาก คำสำคัญ: “อุ่น เย็น ขวด เบียร์” - ทุกอย่างเข้าใจได้ชัดเจนมาก แม้แต่นักวิชาการในปัจจุบัน

ลองนึกภาพว่ามันยากแค่ไหนสำหรับนักวิชาการเหล่านี้ เนื่องจากไม่มี "ความร้อนแฝงของการหลอมรวม" คุณจึงไม่เพียงต้องเขียนฟิสิกส์ใหม่สำหรับชั้นประถมศึกษาปีที่ 7 เท่านั้น แต่ยังต้องแก้ตัวด้วยว่า Black และ Wilke นักเคมียุคกลางบางคนหลอกพวกเขาอย่างไร และเราจะพิสูจน์ตัวเองได้อย่างไรถ้านักวิชาการยังไม่เข้าใจเคล็ดลับของกลอุบายนั้น? โอเค มาแสดงกัน ความลับคือน้ำแข็งที่ 0^อู๋หลังจากผสมกับน้ำร้อน อุณหภูมิจะไม่เพิ่ม แต่จะละลายที่อุณหภูมิคงที่ และจนกว่ามันจะละลายจนหมด มันคือแหล่งของความเย็น: น้ำที่สัมผัสมันซึ่งในตอนแรกร้อน กลายเป็นอุ่น จากนั้นเย็น จากนั้นน้ำแข็ง … โดยมีน้ำหนักเริ่มต้นเท่ากันที่ 0^อู๋C และน้ำที่70^อู๋С น้ำที่ได้ทั้งหมดจะอยู่ที่ 0^อู๋ค. อย่างที่คุณเห็น เป็นเรื่องง่าย แต่ไม่ พวกเขาต้องการคำอธิบายจากเรา - แต่พวกเขาพูดว่า ความร้อนที่น้ำร้อนมีอยู่ที่ไหน เพื่อน ๆ คำถามนี้จะเกี่ยวข้องถ้ากฎการอนุรักษ์ความร้อนทำงานในธรรมชาติ แต่ไม่อนุรักษ์พลังงานความร้อน: มันถูกแปลงเป็นพลังงานรูปแบบอื่นอย่างอิสระ ด้านล่างนี้เราจะแสดงให้เห็นว่าระบบปิดค่อนข้างสามารถเปลี่ยนอุณหภูมิได้ - และแม้กระทั่งในรูปแบบต่างๆ

และสำหรับการเปลี่ยนแปลงมวลรวมของสสารเช่นการหลอมเหลว เห็นได้ชัดว่ามันไม่ต้องการ "ความร้อนแฝง" ใดๆ ให้ความร้อนกับตัวอย่างจนถึงจุดหลอมเหลว และคงไว้หากจำเป็น แล้วตัวอย่างจะหลอมละลายโดยไม่ต้องใช้ความช่วยเหลือ บรรดาผู้ที่ดูภาพยนตร์เรื่อง "The Lord of the Rings" อาจจำวินาทีสุดท้ายของ Ring of Omnipotence มันตกลงไปในปากของ "ภูเขาพ่นไฟ" - และตอนนี้มันอยู่ที่นั่นโกหก … ร้อนขึ้น ร้อนขึ้น … และในที่สุด - อึกทึก! และแทนที่จะเป็นวงแหวน - หยดละอองกระจายอยู่แล้ว ฉากนี้ประสบความสำเร็จอย่างมากสำหรับผู้สร้างภาพยนตร์ สัมผัสได้ถึงความเป็นจริง!

(ข้อความที่ตัดตอนมาพร้อมแหวนสามารถดูได้ที่ลิงค์:

ทองคำมีค่าการนำความร้อนที่ดีและแหวนก็เล็ก ดังนั้นจึงอุ่นขึ้นอย่างครบถ้วนในคราวเดียว และในปริมาตรทั้งหมด จะถูกทำให้ร้อนถึงจุดหลอมเหลว - ทันทีและละลายโดยไม่ต้องใช้ความร้อนโดยไม่จำเป็น โดยวิธีการที่ผู้เห็นเหตุการณ์ให้ความร้อนกับเศษโลหะเช่นอลูมิเนียมในเตาหลอมเหนี่ยวนำให้การเป็นพยาน: มันไม่ละลายทีละน้อยทีละหยด - ในทางกลับกันชิ้นส่วนที่ยื่นออกมาเริ่มลอยและไหลทันทีทั่วทั้งปริมาตร ในกรณีของน้ำแข็ง การไม่มีความต้องการความร้อนที่ไม่จำเป็นสำหรับการหลอมละลายนั้นไม่ชัดเจนเพียงเพราะว่าค่าการนำความร้อนของน้ำแข็งนั้นแย่กว่าโลหะมาก น้ำแข็งจึงค่อยๆ ละลาย หยดทีละหยด แต่หลักการก็เหมือนกัน สิ่งที่ถูกทำให้ร้อนจนถึงจุดหลอมเหลว - แล้วละลายทันที

O. Kh. Derevensky

อ่านให้ครบ