1

Единица теплоты что это и как рассчитать?

alex4613 [75] более года назад
2

О, эта загадочная теплота...

Теплота бывает: солнечная, духовная, сердечная, человеческая… alex4613, какая теплота вас интересует?

Поскольку я инженер то разбираюсь (совсем немного) только в теплоте – одном из основополагающих понятий термодинамики. Всю остальную теплоту позволю себе оставить за рамками этого ответа. Сразу оговорюсь, здесь показаны только «некоторые слова» о теплоте, как понятии термодинамики и не всегда совпадающими с теми, которые дают учебники.

Вначале чуть-чуть истории:

Понятие о теплоте появилось у людей на основании элементарных физиологических ощущений гораздо раньше, прежде чем физика сформировалось как наука. Именно, исходя, из личных тактильных ощущений человек делил все тела на горячие, тёплые и холодные. Однако такая оценка крайне не точна и объективно не могла использоваться для измерений температуры. Поэтому «через некоторое время» были придуманы различные способы объективной оценки температуры. Некоторыми мы пользуемся до сих пор. Большинство из них основывались на факте того, что при тепловом контакте температура тел выравнивается. Для объяснения тепловых процессов была придумана теория «теплорода», согласно которой считалось – чем больше в теле теплорода, тем выше его температура. Но через некоторое время не без помощи дедушки М. В. Ломоносова теория «теплорода» была отвергнута.

Несколько позже дедушка Джоуль подтверждая теорию Ломоносова, определил – для получения одной килокалории необходимо истратить, или как сейчас говорят совершить, 427 кг×м работы. Дремучие сантехники, по недоразумению почему-то ещё занимающиеся и отоплением, до сих пор для подсчёта количества теплоты по старинке продолжают использовать неудобные калории точнее гигакалории.

И так по современным понятиям любое тело с температурой отличной от абсолютного нуля обладает внутренней энергией – состоящей из кинетической энергии хаотического движения всех микрочастиц тела и потенциальной энергии взаимодействия этих частиц.

Теплота Q – часть внутренней энергии тела, которая самопроизвольно, при тепловом контакте, переходит от более нагретого к менее нагретому. Теплота Q измеряется в Джоулях, то есть единица Теплоты Q равна эквиваленту работы 1 Дж.

Основные понятия термодинамики, характеризующие Теплоту Q, были сформированы практически два века назад. На сегодняшний день среди них наметились «некоторые противоречия»:

Классическая формулировка Внутренней энергии использует понятие хаотического движения микрочастиц. Однако используемое понятие есть не что иное, как свидетельство невозможности описания закономерного взаимодействия микрочастиц (и не только) конкретного тела. Возникает закономерный вопрос: Как учитывать, например движение и взаимодействие нуклонов в атомах, биение сердца, ток крови, перистальтику кишечника в живом организме?? Небольшие иллюстрации к вопросу:

Для того чтобы подогреть тело (восполнить потери тепла) необходимо совершить работу – подвигать килограмм на метр. Нет перемещения или массы, работа = нулю. Нет работы! Когда организм умирает, в нём через некоторое прекращают работу органы и… тело становится легче – говорят «душа отлетает». Или вот ещё:

Есть два «кусочка» U235 в форме полусферы, массой по 26 кг каждый. Один из них нагрет на 20 гр. С, другой на 22 гр.С. При помощи специального устройства совместим их плоскими частями до теплового контакта. Казалось бы, должна только выровняться температура – ан нет, произойдёт такое … (Критическая масса 235 изотопа урана 50 кг)

Следующая «неувязочка»: Температура Т. Ещё со школы было известно, что это именно интенсивность того самого хаотического (Броуновского) движения микрочастиц тела. Вновь именно из-за хаотического движения Температура Т, используется только как степень градации Теплоты Q. Основная системная единица измерения температуры Кельвин отсчитывается по термодинамической шкале температур. 1 Кельвин = 1/273,16 части термодинамической температуры тройной точки воды. Фактически температура любого тела при совершении какой либо работы может изменяться от принципиального недостижимого 0 гр.К до бесконечно больших значений, то есть от - ∞ до + ∞. Поэтому выравнивание температуры между телами при тепловом контакте – суть передача энергии и должна измеряться в Джоулях. Измерение температуры в градусах (любых) сродни измерения удава в попугаях или мартышках… Фактически температура – не физическое явление а всего лишь способ измерения энергии в какой-то локальной точке тела.

Приближается «забор из 5 килознаков», установленных системой. Поэтому, в заключение ещё одна «неувязочка»: Энтропия S: – функция состояния системы, определяемая как бесконечно малая Теплота Q (Дж) сообщаемая телу при Температуре Т (К). dS =dQ/T то есть Дж/К. Я ничего не имею против великого лорда Кельвина, но если в формуле заменить «хаотичную» размерность температуры на Джоули, то получается абсурд. По-моему Энтропия S не должна иметь размерность.

За «забором» остались: теплоёмкость, давление, работа, сила…

Знаете ответ?
Быстрая регистрация
OpenID