Что называют источником тепла в физике

Общие сведения

В обычной жизни человечество постоянно становится свидетелем тепловых явлений, происходящих в природе. Например, выпадение снега, дождя, образование росы. Все эти процессы связаны с температурой, а именно изменением тепловых движений. Любое вещество состоит из молекул или атомов, взаимодействующих между собой. Эти частицы находятся в постоянном беспорядочном колебании и движении. Характеризуется этот процесс кинетической энергией, которая содержится внутри тела.

Как показали исследования, насколько уменьшается механическая энергия, настолько увеличивается внутренняя. Это правило назвали законом сохранения. То есть значение существующей энергии в природе — всегда постоянная величина. Именно поэтому тепловые колебания никогда не прекращаются. Количество внутренней энергии зависит от многих факторов, но особо значимым из них является температура. Если её значение изменяется без совершения работы, то говорят о прохождении теплопередачи.

Существует несколько типов процессов, сопровождающихся изменением температуры или переходом из одного агрегатного состояния в другое. В зависимости от происходящего действия к тепловым явлениям относятся:

Эти явления могут изучаться не только на уроках физики, но и на химии, металловедении. Они используются при разработке различных устройств, учитываются при проведении строительных работ. Так, при прокладке трубопроводов делается изгиб п-образной формы. Это позволяет избежать деформации и разрушения. Рельсы устанавливаются с зазором, а провода на столбах навешивают так, чтобы они свисали. Все эти мероприятия позволяют бороться с тепловыми явлениями, которые обязательно необходимо знать и учитывать.

Тепловой баланс

Равновесие — это термин, довольно часто используемый в физике. Под ним понимают состояние, в котором тело может находиться сколь угодно долгое время при условии, что на него не воздействуют внешние силы. Чтобы разобраться в тепловом равновесии, нужно рассмотреть пример.

Пусть есть два бруска, находящихся на некотором расстоянии друг от друга. Один из них нагрет, а второй, наоборот — охлаждён. Эти два тела можно привести в соприкосновение. При этом будет происходить одновременно два явления:

Через некоторое время под действием этих явлений установится устойчивое состояние. Горячий и холодный объектыпримут одинаковую температуру, то есть станут тёплым. Это состояние может сохраняться в замкнутой системе продолжительное время. Другими словами, наступит явление теплового равенства. Это один из важнейших законов природы, определение которого звучит так: в состоянии равновесия физическая система имеет одинаковую температуру в любой точке.

Степень нагрева или охлаждения характеризуется температурой. Определить её можно различными способами. Самый простой из них — использовать тактильные ощущения. Но это приблизительный метод — субъективный. При изменении температуры происходит хаотичное движение молекул, которое в конце концов приводит к диффузии.

При взаимном проникновении молекул веществ происходит заполнение ими промежутков в структуре тела. Можно провести простой эксперимент. Например, взять колбу и налить на её дно подкрашенную воду, а сверху — чистую. Через некоторое время граница между средами станет размытой. Это и есть простой пример произошедшей диффузии. Теперь если эту колбу нагреть или охладить, то можно будет заметить, что процесс смешивания происходит с разной скоростью. Так, при низкой температуре скорость движения молекул становится меньше по сравнению с высокой. Другими словами, снижается энергия движения.

Следовательно, чем выше температура тела, тем больше средняя кинетическая энергия (СКЭ) хаотичного перемещения его молекул. Таким образом, чтобы определить нагрев или охлаждение, нужно измерить СКЭ. Сделать это на опыте невозможно. Но как оказалось, от температуры зависят многих характеристики вещества. Одна из них — объём. На этом явлении и основана работа термометра, устройства, способного количественно определить температуру вещества.

Расширение тел, газов, жидкостей

Явление, характеризующее изменение геометрических размеров тела или объёма, получило название тепловое расширение. Большинство веществ при нагревании увеличивают свои размеры, но встречаются и исключения. Например, вода при температуре от 0 до 4 градусов Цельсия уменьшает свой объём. Как оказалось, тепловому расширению подвержены тела, находящиеся в любом агрегатном состоянии:

Твёрдые тела относятся к веществам, у которых явление расширения или сжатия имеет небольшую степень. Для того чтобы зарегистрировать изменения длины, используют специальный прибор. Но наглядно увидеть эффект можно и самостоятельно. Например, пусть имеется медная трубка, закреплённая одним концом в тиски, а второй лежит на подставке. Чтобы наблюдать изменение длины при нагреве, можно положить на подставку стекло, а на него — иголку. Если при нагревании трубка будет удлиняться, то игла начнёт катиться. Это и произойдёт при опыте.

Почему это происходит, объяснить довольно просто. Стержень удлиняется из-за увеличения расстояния между молекулами. То есть сначала частицы колеблются в состоянии равновесия с установившейся амплитудой. Когда происходит нагрев, то размах увеличивается. При этом размеры молекул остаются неизменным. Следовательно, возрастает расстояние между частицами — твёрдое тело удлиняется.

Увидеть, как будет изменяться от температуры жидкость, можно, поместив колбу с водой в кипящий раствор. При этом водяной столб сначала опустится на некоторую величину, а потом будет набирать высоту. Происходит это явление из-за того, что первоначально нагрелась колба, а затем уже вода. В результате сначала объём сосуда увеличился, и вода как бы провалилась. Затем начинает прогреваться жидкость, и водяной столб возрастает. Из эксперимента можно сделать важный вывод — текучие вещества расширяются сильнее, чем твёрдые.

Аналогичный опыт можно провести для колбы, наполненной газом. Внизу неё налита подкрашенная жидкость, в которую вставлена трубочка, выходящая наружу через пробку. Если сосуд начать нагревать, то станет довольно заметно, как под влиянием тепла будет подниматься жидкость. То есть под действием увеличивающего давления газа происходит вытеснение воды из-за расширения.

Количественное описание расширения

Изменение линейных размеров тела с учётом температурной зависимости характеризуется коэффициентом теплового расширения. Это физическая величина, показывающая, как меняется объём при росте температуры на один градус по кельвину. При этом давление должно оставаться неизменным.

Каждое вещество в зависимости от своего строения характеризуется собственным значением коэффициента линейного расширения. Обозначают его с помощью буквы α, а для вычисления его значения используют формулу: α = ΔL / L * ΔT, где: ΔT — увеличение температуры, ΔL — изменение длины вещества, L — первоначальный размер. Это табличная величина.

Таким образом, если необходимо узнать, какое значение примет линейное расширение, нужно воспользоваться выражением: ΔL = α * L * ΔT. Аналогичные формулы используют и для расчёта изменения объёма или площади тела. В простом случае, при котором коэффициент теплового расширения не зависит ни от температуры, ни от направления расширения, материал будет равномерно расширяться во все стороны.

Но, как показывает практика, не все вещества, особенно твёрдые тела, равномерно расширяются по всем направлениям. Причём не все материалы удлиняются одинаково. Самый яркий пример — вода. В интервале от 0 °C до +4 °C коэффициент α принимает отрицательное значение. Из-за этого природного эффекта моря и океаны никогда не промерзают до дна. Ещё одно аномальное свойство воды в том, что при превращении в лёд её удельная плотность уменьшается.

Изучаемые в 8 классе на физике тепловые явления жизненно важны для человечества. Так, любой инженер, составляя проект металлоконструкций, не может не учитывать возможного перепада температур в течение года. Например, при постройке мостов используется секционное строительство со специальными буферными зонами. Иначе зимой его может просто разорвать, а летом — вздыбить.

Источник

Тепловые явления

Вы будете перенаправлены на Автор24

Основным источник энергии для нашей планеты является Солнце. Энергии такого мощного теплового агрегата лежит в основе всех физических явлений, происходящих на поверхности и в атмосфере Земли. Охлаждение, нагревание, кипение, испарение, конденсация – это всего некоторые доказательства того, что солнечные явления происходят вокруг нас. Никакие процессы в природе не могут происходит самостоятельно, поэтому все в нашем мире взаимосвязано.

Рисунок 1. Тепловые явления. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Многие древние философы изучали огонь и связанную с ним теплоту как одну из природных стихий, которая вместе с водой, землей и воздухом является началом для всего живого. Параллельно с такими учениями предпринимались попытки соединить теплоту с движением элементарных частиц, которые при соударении тел начинали нагреваться.

Любые тепловые явления формируются посредством получения тепла от внешних родников в виде огня, воды, Солнца и так далее. Для дальнейшего правильного понимания того, что собой представляют тепловые явления, нужно дать определение теплоты.

Теплота – особое энергетическое свойство теплообмена, которое определяет количество отдаваемой или получаемой энергии при взаимодействии тел.

Количественно ее можно обозначить коэффициентом температуры: чем она выше, тем большей энергией обладает определенное тело.

Ученые выделяют три способа передачи теплоты:

Готовые работы на аналогичную тему

В процессе постоянной взаимосвязи физических тел друг с другом происходит систематическая передача тепла от горячего к холодному элементу. Этот процесс в науке называется теплопередачей, но все тепловые процессы обладают не только этим показателем, но и таким понятием, как теплопроводность.

Тепловые процессы

Движение молекул в тепловом аспекте никогда не прекращается, так как любой тело характеризуется определенной внутренней энергией. Данный коэффициент напрямую зависит от температуры изучаемого вещества, агрегатного состояния тела и других физических моментов, самостоятельно функционирующих посредством механического движения.

Изменение внутренней активности тела без совершения указанной работы называется теплопередачей.

Этот процесс всегда происходит в направлении от тела с более высокой температурой к элементу с низкой температурой.

Тепловые процессы – вариация тепловых явлений, при которых кардинально видоизменяется уровень температуры веществ и тел, а также вероятно трансформация их агрегатных состояний.

К тепловым процессам относятся:

До возникновения данной системы тепловые явления с точки зрения физики объяснялись посредством понятия “теплород”. Ученые древности были уверены, что каждое вещество на земле обладает конкретной субстанцией, аналогичной по составу жидкости, выполняющей роль, которую в нынешнем представлении решает теплота. Но от необычной идеи теплорода отказались только после того, как была озвучена концепция появления тепловых процессов.

Количество теплоты

Совокупный коэффициент теплопроводности считается мерой возможности любой конструкции здания (например, стены) пропускать определенный поток солнечного света и тепла.

Этот показатель представляет собой комбинированную тепловую величину, которая состоит из всех материалов построения с учетом важных промежутков в воздушном пространстве. Исследовать тепловой режим сооружений и проектировать качественное отопление невозможно без понимания сущности природы тепла и механизмов его правильного переноса.

Исследователи основывают свою работы на таких двух основных вида измерения тепловых процессов:

Таким образом, коэффициент теплоты характеризуется количество подвод и тепловых элементов, которые способны вызывать охлаждение или нагревание воды при определенном атмосферном давлении. В качестве основного материалов работе используется вода благодаря своей общедоступности. Значение этих условий заключается в том, что производство тепла требует денежных ресурсов. Стоимость напрямую зависит от расхода тепловых процессов и от плотности потока потерь из строения в окружающую среду.

Размер теплового потока пропорционален разности температур между помещением и источником тепла. Таким образом, тепло может покинуть здание значительно быстрее в пасмурный день, чем в умеренный. Это предполагает, что при возведении нового сооружения необходимо учитывать все средства для поддержания постоянной нормальной температуры.

Практическое применение

Теперь возможно более тщательно рассмотреть практическое использование ранее введенных определений. Так, теплопроводность предоставляет теплообмен между физическими телами и внутри самого исследуемого материала. Высокие показатели этого критерия свойственны металлам, которые позволяет осуществить необходимый подвод тепла к готовящимся продуктам. Однако и материалы с низкой теплоотдачей находят свое активное применение, выступая в роли теплоизоляторов для препятствия потере тепла.

Благодаря использования таких материалов возможно обеспечить комфортные условия для нормального проживания в жилых домах. Однако вышеуказанными методами теплопередача не ограничивается. Существует еще вероятность передачи тепловых процессов без прямого контакта тел.

Систематические потоки горячего воздуха от радиатора или системы отопления в квартире. От нагретого обогревателя будет обязательно исходить поток теплого воздуха, осуществляя полноценный обогрев помещения.

Указанный способ обмена теплом называется конвекцией, благодаря которой теплопередача происходит путем потоков жидкости или газа.

В связи с этим, можно определить еще один метод теплопередачи – тепловое регулярное излучение, которое обуславливается мощным электромагнитным излучением нагретого вещества. Именно таким образом Солнце обогревает нашу планету.

Стоит отметить, что тепловые явления, бесспорно, играют важную роль в жизни каждого человека, животных и растений. Изменение температуры воздуха на 2030° С при смене времени года будет видоизменять все вокруг нас. От температурного режима окружающей среды зависит возможность нормальной жизни на Земле. Люди за весь период истории смогли получить относительную независимости от природных факторов после того, как научились добывать и поддерживать огонь.

Тогда это считалось самым великим открытием, которое было сделано на заре развития современного общества. История эволюции представлений о сути природы тепловых явлений можно назвать хорошим пример того, каким противоречивым и многогранным путем постигают научную истину. Первые успехи в данной сфере науки относятся к началу XVII столетия, когда миру был представлен термометр, а следом появился шанс количественного изучения тепловых процессов и принципов макросистем.

Источник

Источники тепла и тепловые явления

Тела состоят из атомов и молекул. Тепло — это результат хаотичного движения частиц этих веществ. Нагревание тела означает, что скорость частиц увеличивается. Говорят, что увеличивается внутренняя энергия тела. Внутренней энергией тела называют сумму кинетической энергии (энергии движения) образующих его частиц и их потенциальной энергии (энергии их взаимодествия).

Обрати внимание! Если изменяется кинетическая и потенциальная энергия частиц, то изменяется и внутренняя энергия тела.

Внутреннюю энергию тела можно менять, производя работу (натирая, деформируя, ударяя тело), а также нагревая или охлаждая его. Ту внутреннюю энергию, которую тело отдаёт другим телам, не совершая при этом работы, называют количеством теплоты.Тела, которые отдают внутреннюю энергию, называют источниками тепла.

Тепловыми явлениями называют различные связанные с теплотой действия, которые происходят в природе. Тепловые явления вызывают естественные и искусственные источники тепла . Естественными источниками тепла являются Солнце, огонь, молния. Искусственными источниками тепла являются печь, радиатор, электрическая плита.

Молния появляется в результате электрического разряда между облаками или между облаками и землёй, и она является естественным источником тепла.

Тепловые явления вызывает также трение тел . В результате трения нагревается мотор машины и зубоврачебное сверло, загораются спички. Различные вращающиеся и движущиеся детали механизмов подвержены нагреванию в результате трения, поэтому механизмы смазывают, чтобы уменьшить трение.

Обрати внимание! Степень нагревания тела характеризуется температурой. Температуру измеряют термометром.

Для измерения температуры можно использовать термометры различных видов, например: 1) ртутные (используется расширение ртути);

2) спиртовые (используется расширение спирта);

3) биметаллические пластины (используется различие термического расширения разных материалов);

4) термопара (используются электрические свойства металлов).

У каждого вида термометра имеются свои достоинства и недостатки:

……и Преимущества

Ртутный дешёвый, легко калибруетсяне работает при температуре ниже

, медленно реагирует, хрупкий, вредныйСпиртовойможно использовать при низких температурах (до

), большой коэффициент расширениянельзя использовать при высоких температурах (выше

), спирт испаряется Биметаллические пластины дешёвые, прочные, легко калибруютсятребуют регулярной калибровки, медленно реагируют Термопара легко читаемый результат, быстро реагируетдорогой, трудно калибруется

Рассматривать тепловой режим зданий и проектировать солнечное отопление невозможно без понимания природы тепла и механизмов его переноса. Существуют два основных вида измерения теплоты: количественный; качественный.

Таким образом, единица количества теплоты определяется как количество теплоты, подвод (или отвод) которого вызывает нагревание (или охлаждение) 1 кг воды при атмосферном давлении на 1°К. В качестве базисного материала используется вода в силу своей общедоступности.

Теплоемкость

Другой мерой теплоты, тесно связанной с температурой и количеством теплоты, является теплоемкость или удельная теплоемкость. Не все материалы поглощают одинаковое количество тепла при определенном повышении температуры. Если для нагрева 100 кг воды на 1°C потребуется 418,3 кДж, то для нагрева того же количества алюминия — лишь 94,1 кДж. Удельная теплоемкость представляет собой отношение количества теплоты, необходимого для повышения температуры определенной массы данного материала на определенное число градусов, к количеству теплоты, необходимому для повышения температуры той же массы воды на то же число градусов. Это отношение одинаково для любой системы единиц измерения.

Тепловые потери

Значение всего сказанного, по крайней мере, что касается зданий, заключается в том, что производство тепла стоит денег и требует ресурсов. Стоимость зависит от расхода тепла, который в свою очередь зависит от плотности потока тепловых потерь из здания в окружающую среду (зимой) или притока тепла из окружающей среды в здание (летом). Величина теплового потока пропорциональна разности температур между источником тепла и предметом или помещением, в которое тепло поступает.

Таким образом, тепло будет покидать здание быстрее в холодный день, чем в умеренный. Это, конечно, предполагает, что в здании применяются некоторые средства для поддержания постоянной температуры, например: калорифер, отопитель или дровяная печь. Если плотность потока пропорциональна разности температур, то количество реально поступающего тепла зависит от величины сопротивления этому потоку.

Способы переноса тепла

Механизмы теплового потока и методы создания сопротивления ему многочисленны. Поэтому, прежде чем перейти к рассмотрению теплового сопротивления, необходимо сделать обзор основных способов переноса тепла от теплого предмета к более холодному, а именно рассмотреть:

Конвекция

Конвекция — явление, состоящее в теплопередаче путем движения теплоносителей, т.е. жидкостей или газов. Нагретый теплоноситель может перемещаться или быть перемещаем в более холодную зону, где он отдаст свое тепло для нагрева этой зоны. Нагретая вода со дна чайника, стоящего на плите, поднимается вверх и смешивается там с более холодной водой, распространяя тепло и, нагревая всю массу намного быстрее, чем это происходило бы только за счет теплопроводности.

Жилой дом, оборудованный калорифером, обогревается таким же способом. Воздух нагревается газовой горелкой и подается в жилые помещения. Поскольку предметы в доме холоднее, чем горячий воздух, поступающий от горелки, тепло от воздуха передается помещению.

Нагретые теплоносители могут перемещаться путем естественной конвекции. При нагреве теплоноситель расширяется, распространяется в окружающей его более холодной среде и поднимается вверх. Более холодный теплоноситель занимает его место и в свою очередь нагревается.

В то же время нагретый теплоноситель перемещается затем в место, где тепло поглощается, охлаждая теплоноситель. Охлажденный таким образом теплоноситель, становясь тяжелее, стремится опуститься вниз, и цикл повторяется. Если мы хотим лучше использовать запасенное в теплоносителе тепло или если мы хотим повысить интенсивность переноса тепла по сравнению с естественной конвекцией (например, в помещении, удаленном от калорифера), то для перемещения нагретого теплоносителя можно воспользоваться насосом или вентилятором.

Следует отметить, что конвекция и теплопроводность как физические явления проявляются одновременно. Тепло от нагретой поверхности передается теплоносителю в результате теплопроводности до того, как это тепло будет унесено потоком; тепло от нагретого теплоносителя также передается холодной поверхности теплопроводностью. Чем больше разность температур между теплой и холодной поверхностями, тем больше тепловой поток между ними. Удельная теплоемкость теплоносителя, его коэффициент теплопроводности и сопротивление потоку теплоносителя являются другими факторами, влияющими на конвективный теплообмен.

Радиация

Радиация представляет собой перенос тепла через пространство при помощи электромагнитных волн; большинство предметов, стоящих на пути видимого света, также препятствуют распространению тепловой энергии в виде излучения. Как мы знаем, земля получает тепло от солнца путем радиации. Мы также участвует в радиационном теплообмене, когда стоим перед камином или горячей плитой. Радиация тепла осуществляется главным образом за счет невидимого длинноволнового излучения. Мы чувствует излучение тепла горячей плитой, даже тогда, когда она недостаточно горяча. Тепло постоянно переносится излучением от более теплых предметов к более холодным пропорционально разности их температур и расстоянию между ними. Тот же эффект, хотя и менее явный и труднее воспринимаемый, получается тогда, когда мы, сидя у окна зимней ночью, ощущаем холод: как источник тепла наше тело излучает его в холодную ночную атмосферу и в течение этого процесса охлаждается. Из трех основных способов теплообмена радиация труднее всего поддается количественному определению для зданий.

Теплопроводность

О теплопроводности мы узнаем в раннем возрасте интуитивным, но непосредственным образом. Когда сковорода в течение некоторого времени стоит на огне, ее ручка становится горячей. Это происходит потому, что тепло передается через металл от горелки к ручке. Тепло поступает к ручке, потому, что она намного холоднее горелки. Скорость потока тепла к ручке чугунной сковороды значительно ниже, чем для медной, так как чугун имеет меньший коэффициент теплопроводности (обладает большим сопротивлением тепловому потоку) и более высокую удельную теплоемкость, чем медь. Это значит, что потребуется меньшее количество теплоты и меньшее время для нагрева меди. Изложенные принципы являются основополагающими для расчета теплообмена за счет теплопроводности.

Термическое сопротивление

Из факторов, влияющих на степень передачи тепла за счет теплопроводности, наиболее важным при оценке сезонной потери тепла является термическое сопротивление строительных материалов. Все материалы обладают определенным конечным сопротивлением тепловому потоку; материалы, имеющие особо высокую величину, называются изоляционными.

Коэффициент теплопередачи

Противоположным по смыслу термическому сопротивлению является коэффициент теплопередачи, показывающий, какое количество тепла будет перенесено через здание во внешнюю среду зимой и получено от нее летом. Коэффициент теплопередачи K является мерой способности данного материала пропускать тепло; он выражается в количестве теплоты в Дж, которое пройдет в 1 час через материал площадью 1 м и толщиной 1 м, когда между двумя поверхностями материала поддерживается разность температур в 1 °C; K измеряется в Дж/(час*м*°C) или Вт/(м*°C). Коэффициент C является коэффициентом, аналогичным K, но он выражает мощность теплового потока в Дж/ч (или Вт) через материал на единицу толщины. Деление K на толщину материала в метрах дает величину C для данного материала; чем ниже K или C, тем выше изоляционные свойства.

Общий коэффициент теплопроводности

Величину U любой части здания (стены, крыши, окна и т.п.) можно вычислить, зная величины теплопроводности различных составных частей этой конструкции. В этот расчет входит и термическое сопротивление. Сопротивление каждого элемента строительной конструкции представляет собой величину, обратную его коэффициенту теплопередачи: R = 1/C или R = (1/K) (толщина).
Чем больше величина R материала, тем выше его изоляционная способность. Величина R_t является суммой сопротивления отдельных элементов. Поэтому,

U = 1/(R+R+R+. +R_x) или U = 1/R_t
Таким образом, расчет предусматривает сложение всех величин R конструкции здания, считая в числе этих элементов и внутреннюю неподвижную пленку воздуха, любые воздушные промежутки в строительных материалах более 20 мм и пленку наружного воздуха. Величины этих сопротивлений будут даны в приложении Изоляционные свойства материалов.

После определения величин U всех конструкций здания (окон, стен, крыши и перекрытий), можно начать расчет общих потерь тепла. Один из подходов к решению задачи заключается в определении общих потерь тепла зданием при наружных температурах, близких к минимальным; эти экстремальные температуры называются расчетными температурами. Перечень рекомендуемых расчетных температур будет дан в приложении Расчетные температуры.

Доклад на тему: «Тепловые явления в природе и в жизни человека» Выполнила ученица 8 «А» класса Карибова А.В. Армавир, 2010 Вокруг нас происходят явления, внешне весьма косвенно связанные с механическим движением. Это явления, наблюдаемые при изменении температуры тел или при переходе их из одного состояния (например, жидкого) в другое (твердое либо газообразное). Такие явления называются тепловыми. Тепловые явления играют огромную роль в жизни людей, животных и растений. Изменение температуры на 20—30° С при смене времени года меняет все вокруг нас. От температуры окружающей среды зависит возможность жизни на Земле. Люди добились относительной независимости от окружающей среды после того как научились добывать и поддерживать огонь. Это было одним из величайших открытий, сделанных на заре развития человечества.

История развития представлений о природе тепловых явлений — пример того, каким сложным и противоречивым путем постигают научную истину.

Многие философы древности рассматривали огонь и связанную с ним теплоту как одну из стихий, которая наряду с землей, водой и воздухом образует все тела. Одновременно предпринимались попытки связать теплоту с движением, так как было замечено, что при соударении тел или трении друг о друга они нагреваются.

Первые успехи на пути построения научной теории теплоты относятся к началу XVII в., когда был изобретен термометр, и появилась возможность количественного исследования тепловых процессов и свойств макросистем.

Вновь был поставлен вопрос о том, что же такое теплота. Наметились две противоположные точки зрения. Согласно одной из них — вещественной теории тепла, теплота рассматривалась как особого рода невесомая “жидкость”, способная перетекать из одного тела к другому.

Эта жидкость была названа теплородом. Чем больше теплорода в теле, тем выше температура тела.

Согласно другой точке зрения, теплота — это вид внутреннего движения частиц тела. Чем быстрее движутся частицы тела, тем выше его температура.

Таким образом, представление о тепловых явлениях и свойствах связывалось с атомистическим учением древних философов о строении вещества. В рамках таких представлений теорию тепла первоначально называли корпускулярной, от слова “корпускула” (частица). Ее придерживались ученые: Ньютон, Гук, Бойль, Бернулли.

Большой вклад в развитие корпускулярной теории тепла сделал великий русский ученый М. В. Ломоносов.

Он рассматривал теплоту как вращательное движение частиц вещества. С помощью своей теории он объяснил в общем процессы плавления, испарения и теплопроводности, а также пришел к выводу о существовании “наибольшей или последней степени холода”, когда движение частичек вещества прекращается. Благодаря работам Ломоносова среди русских ученых было очень мало сторонников вещественной теории теплоты.

Но все же, несмотря на многие преимущества корпускулярной теории теплоты, к середине XVIII в. временную победу одержала теория теплорода. Это произошло после того как экспериментально было доказано сохранение теплоты при теплообмене.

Отсюда был сделан вывод о сохранении (неуничтожении) тепловой жидкости — теплорода. В вещественной теории было введено понятие теплоемкости тел и построена количественная теория теплопроводности. Многие термины, введенные в то время, сохранились и сейчас.

В середине XIX в. была доказана связь между механической работой и количеством теплоты. Подобно работе количество теплоты оказалось мерой изменения энергии.

Нагревание тела связано не с увеличением в нем количества особой невесомой “жидкости”, а с увеличением его энергии. Принцип теплорода был заменен гораздо более глубоким законом сохранения энергии. Было установлено, что теплота представляет собой форму энергии.

Значительный вклад в развитие теорий тепловых явлений и свойств макросистем внесли немецкий физик Р. Клаузиус (1822—1888), английский физик-теоретик Дж. Максвелл, австрийский физик Л. Больцман (1844—1906) и другие ученые.

Сложилось так, что природа тепловых явлений объясняется в физике двумя способами: термодинамический подход и молекулярно-кинетическая теория вещества. Термодинамический подход рассматривает теплоту с позиции макроскопических свойств вещества(давление, температура, объём, плотность и т.д.). Молекулярно-кинетическая теория связывает протекание тепловых яввлений и процессов с особенностями внутреннего строения вещества и изучает причины, которые обуславливают тепловое движение.

Итак, рассмотрим тепловые явления в жизни человека.

Знания о тепловых явлениях помогают людям конструировать обогреватели для домов, тепловые двигатели (двигатели внутреннего сгорания, паровые турбины, реактивные двигатели и т. д.), предсказывать погоду, плавить металл, создавать теплоизоляционные и термостойкие материалы, которые используются всюду — от постройки домов до космических кораблей.

Источник