ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Тепло Что такое тепло из "Химические источники энергии" Холод и тепло — повседневно встречающиеся понятия. Каждому известно, например, что тепло выделяется, когда сгорает уголь или электрический ток проходит через нагреватель утюга. В то же время тепло обладает соверигенно особыми свойствами и играет исключительно важную роль в неживой и живой природе. Поэтому это явление безусловно стоит рассмотреть подробнее. [c.76] Что же, собственно, представляет собой тепло Многие столетия этот вопрос занимал умы ученых. Поставить такой вопрос было гораздо легче, чем ответить на него. В течение долгого времени тепло рассматривали как некую невесомую жидкость (тепловой флюид), которая течет от более нагретого т а к менее нагретому. [c.76] Только в конце ХУП1 века обратили внимание на то, что механическая работа может превращаться в тепло. Например, при рассверливании стволов пушек замечали, что во время этой работы выделяется тепло. В середине XIX века на основании различных наблюдений было установлено, что тепло есть одна из форм энергии, а не какая-то особая жидкость следовательно, закон сохранения и превращения энергии справедлив и для тепла другие виды энергии могут превращаться в тепло и наоборот тепло не может ни возникнуть из ничего, ни исчезнуть бесследно. [c.76] Однако обратный процесс — самопроизвольное превращение тепла в какую-либо другую форму энергии — не происходит. Превращение тепла в другие формы энергии может осуществляться только при соответствующих условиях например, превращение тепла в полезную для нас работу требует применения весьма сложных машин, которые сами должны получать энергию от какого-либо другого источника. Таким образом, тепло с полным правом можно считать одним из видов энергии, способным к различным превращениям. Но вместе с тем оно обладает и некоторыми отличительными сюйствами. Процессы взаимного превращения тепла и других видов энергии протекают по-разному, в зависимости от того, в каком направлении идут эти процессы. Превращение других видов энергии в тепло (а это наиболее часто встречающиеся случаи) протекает легко и самопроизвольно. Значит, эти направления предпочтительны. При осуществлении же обратных процессов часто возникают определенные трудности. [c.77] Прежде чем ответить на вопрос, почему тепло так легко образуется, но с большим трудом превращается в другие формы энергии, необходимо выяснить, что же представляет собой тепло. [c.77] Молекулы находятся в непрерывном тепловом движении, следовательно, они обладают кинетической энергией. Кинетическая энергия одноатомной молекулы связана только с поступательным движением, и для совокупности молекул она распределяется как квадрат скорости. Кинетическая энергия многоатомных молекул, помимо энергии поступательного движения молекул, включает также энергию вращения и колебания атомов внутри молекулы. Вследствие частых столкновений молекул вращательная и колебательная энергии также изме няются, часто превращаясь одна в другую., Поэтому кривая распределения энергий имеет вид, аналогичный кривой распределения скоростей. [c.80] Распределение молекул по энергиям в жидкостях и твердых телах в основном аналогично распределению в газе. Но в твердом теле и в жидкости атомы или молекулы не могут свободно двигаться, поэтому тепловое движение здесь представляет собой в основном колебания атомов. Характерной особенностью теплового движения является его полная хаотичность. В движении атомов и молекул нет преимущественных направлений. Другая особенность теплового движения заключается в том, что оно определяется только температурой. Если нам даже удастся временно, искусственным путем (например, при помощи магнитного поля), изменить распределение энергии между частицами, то после прекращения внешнего воздействия благодаря частым столкновениям быстро восстановится первоначальное состояние, характерное для данной температуры, так называемое распределение Максвелла — Больцмана. Связь между состоянием системы и ее температурой настолько однозначна, что средняя кинетическая энергия, соответствующая этому распределению,является в то же время мерой температуры. [c.80] Поэтому тепло — такая же переходная форма энергии, как и работа (гл. I, 1). Нельзя применять термин теплосодержание , так же как нельзя говорить о работосо-держании какого-либо тела. Термическая энергия данного тела не только уменьшается вследствие перехода в тепло, но и превращается в другие виды энергии (например, в электрическую энергию, в работу). Таким образом, она не равнозначна теплу. Хотя процессы превращения термической энергии в другую форму почти всегда сопровождаются выделением тепла, в тепло переходит только некоторая часть ее. [c.81] Вернуться к основной статье