Меню Рубрики

Что такое холод с точки зрения физики

Существует ряд очень простых вопросов, ответы на которые кажутся нам столь очевидными, что выдаются автоматически, без подключения мыслительного аппарата.

К примеру, всем, от мала до велика, известно, что такое холод. С точки зрения физики ответ будет далеко не простым, поскольку затронет основополагающие понятия этой науки.

Многим из нас вопрос, существует ли вообще холод, покажется нелепым и бессмысленным. Конечно, холод существует, ведь вы не раз его ощущали и даже испытывали из-за него дискомфорт. Но если посмотреть внимательнее, мы увидим, что понятие холода – это всего лишь производное от понятия тепла: когда тепла много, мы ощущаем жар, когда его недостаточно – чувствуем холод.

Таким образом, с точки зрения физики, холода объективно не существует, это всего лишь недостаточное количество тепла. Согласно одной из легенд, популярных в мире учёных, впервые на эту проблему обратил внимание Альберт Эйнштейн, причём ещё в то время, когда был студентом.

При помощи собственных ощущений мы можем определять тепло и холод в достаточно узком диапазоне температур: всё, что нагрето выше 60-70 градусов Цельсия, будет для нас «очень горячим», а всё, что имеет температуру ниже нуля по Цельсию – «очень холодным».

Что говорят учебники физики?

Если открыть учебник физики, то именно это в нём и написано: холод – это состояние сравнительно низкой температуры, выражаемое в субъективном ощущении либо сравнении с более тёплым состоянием окружающей среды, предмета, субстанции. Т.е., говоря простыми словами, это недостаток тепла. На самом деле, какое-то количество тепла присутствует практически всегда, но если оно нам кажется недостаточным, то мы называем это состояние холодом.

В физике существует понятие абсолютного нуля, при котором вещества лишены тепловой энергии. Абсолютный нуль соответствует –273,15 градусам Цельсия, и в природе он возможен лишь в космическом вакууме и при полном отсутствии света или других излучений. В этом состоянии хаотическое движение элементарных частиц, свойственное всем без исключения веществам, полностью прекращается. Стоит веществу, находящемуся в состоянии полного покоя, получить хотя бы один квант тепловой энергии, движение частиц возобновляется.

Чем выше температура нагрева вещества, тем активнее и энергичнее движутся составляющие его частицы. Как известно, именно с этим связан процесс испарения: наиболее активные и подвижные молекулы отрываются от основной массы и в дальнейшем перемещаются уже среди молекул воздуха или иного газа.

Если же лишить частицы тепловой энергии, они становятся значительно менее подвижными. Внешне это выражается в выпадении капель конденсата или намерзании кристалликов инея на твёрдых поверхностях.

Охлаждение – процесс отъёма тепла

Чтобы сделать какой-либо предмет холодным, надо всего лишь отнять у него тепло, передав его излишек другому предмету или среде. Так, зимой достаточно поставить слишком горячий чай на открытый балкон, чтобы через несколько минут он остыл, отдав своё тепло окружающей среде. Летом мы, наоборот, охлаждаем свой напиток, бросая в стакан кусочки льда, которые постепенно тают, забирая лишнее тепло у сока или лимонада.

По принципу отъёма излишков тепла работают все современные холодильные установки. Изъятие тепловой энергии происходит за счёт испарения хладагента – специального вещества, которое активно испаряется при низкой температуре. Атомы хладагента отбирают тепловую энергию у воздуха, находящегося в камере холодильника, а тот, в свою очередь, охлаждает стенки камеры и лежащие на полках продукты.

Итак, что же такое холод?

Основываясь на вышеописанных примерах, мы можем уверенно утверждать: с точки зрения физики холода не существует. То, что мы называем холодом – всего лишь состояние недостаточного, с нашей точки зрения, тепла.

В целом же понятия «тёплого» и «холодного» являются нашими субъективными ощущениями: все предметы и среды, нагретые выше температуры нашего тела, будут казаться нам тёплыми или горячими, а всё, что имеет более низкую, чем наша кожа, температуру, покажется прохладным или холодным.

Школьная Энциклопедия

Nav view search

Что такое холод

Подробности Категория: Холод и тепло Опубликовано 19.11.2014 08:32 Просмотров: 3743

Что такое холод? «Холод — это отсутствие тепла» — так сказал своему профессору студент Альберт Эйнштейн, будущий великий учёный, автор теории относительности.

И в самом деле, в физике не существует величины, называемой «холодом». Это условное понятие, характеризующее отсутствие тепла или состояние более низкой температуры по отношению к более высокой.

Температура

В физике есть величина, называемая температурой. Температура — это характеристика тепловой энергии вещества, которая представляет собой кинетическую энергию хаотически движущихся частиц (атомов и молекул), составляющих это вещество. Такое движение называют тепловым. Чем больше скорость движения этих частиц, тем выше температура. При охлаждении вещества скорость теплового движения частиц уменьшается, и температура становится ниже.

Как любая физическая величина, температура имеет своё измерение. Прибор, которым определяют температуру, называется термометром. В переводе с греческого дословно это означает «измеряю тепло».

Считается, что первый термометр изобрёл Галилео Галилей, продемонстрировавший студентам в 1597 г. во время своей лекции прибор для измерения тепла. Это была стеклянная трубка, к одному концу которой припаяли небольшой шарик из стекла. Шарик нагревали, а свободный конец трубки опускали в ёмкость с водой. По мере остывания воздуха в шарике уменьшался его объём. Под действием атмосферного давления вода начинала подниматься вверх по трубке. Если температура окружающей среды повышалась — объём воздуха в шарике увеличивался, и водяной столбик опускался вниз. Свой прибор Галилео Галилей назвал термоскопом. Термоскоп не имел шкалы, поэтому не мог показывать числовое значение температуры. По высоте водяного столбика можно было судить только о степени нагретости воздуха.

Термоскоп Галилея стал прообразом современных термометров. Впоследствии его усовершенствовали. Добавили шкалу. Вместо воды стали использовать спирт. После заполнения трубки жидкостью из неё откачивали воздух и герметизировали.

Своей современной формой термометр обязан немецкому физику Габриэлю Фаренгейту, который вначале также заполнял стеклянную трубку спиртом. Позднее он заменил спирт ртутью.

Габриэль Даниэль Фаренгейт

В 1742 г. шведский учёный Андерс Цельсий создал шкалу, которой мы пользуемся до сих пор. Правда, на этой шкале точка кипения была отмечена как 0 0 , а 100 о соответствовало точке замерзания. Позже эту шкалу перевернули. И сейчас мы знаем, что при нормальных условиях вода закипает при 100 о С, а лёд начинает плавиться при 0 о С.

Абсолютный нуль температуры

От температуры зависит состояние вещества, его физические свойства. При разных её значениях вещество может находиться в одном из агрегатных состояний — твёрдом, жидком, газообразном или плазменном. И любое из них определяется движением и взаимным расположением частиц в веществе. Но существует такой предел температуры, при котором все тепловые движения частиц в веществе должны прекратиться. Такую температуру называют абсолютным нулём. Ниже этого значения температура опуститься не может.

В 1848 г. английский физик сэр Уильям Кельвин (лорд Кельвин) предложил ввести температурную шкалу, в которой нулевая точка соответствует абсолютному нулю, а цена деления — градусу Цельсия. С тех пор абсолютный нуль обозначается как 0 К. А шкала называется термодинамической шкалой Кельвина. Разница между шкалой Кельвина и шкалой Цельсия составляет 273,15 о . Абсолютный нуль соответствует температуре минус 273,15 о С. Температура кипения воды — 0 о С, или плюс 273,16 К.

На практике охладить тело до абсолютно нуля невозможно.

Охлаждение

Понижение температуры называют охлаждением, или созданием холода. Если контактируют два тела с разной температурой, то тепло от тела с более высокой температурой будет переходить к более холодному телу. Поэтому, чтобы охладить тело, его помещают в среду с более низкой температурой. Тело отдаст теплоту, или получит холод.

В повседневной жизни мы постоянно сталкиваемся с явлением охлаждения. Горячий чай в чашке постепенно остывает. Он отдаёт свою теплоту воздуху, который холоднее. Такое охлаждение называется воздушным. Но напиток в чашке тоже можно охладить, бросив в неё кусочек льда. И жидкость передаст часть своего тепла льду. Такой вид теплопередачи называется конвенцией.

Понизить температуру тела можно также, отводя от него тепло с помощью специальных устройств или приспособлений. По такому принципу работает холодильник в нашей квартире. Специальное вещество, называемое холодильным агентом, отнимает теплоту от воздуха и продуктов, находящихся в холодильнике. Они получают холод, или остывают. В качестве холодильного агента в бытовых холодильниках чаще всего используется фреон. Домашний холодильник — это одна из разновидностей холодильных машин, создающих искусственный холод и широко используемых в разных отраслях промышленности.

Новый взгляд на явления холода и теплоты.

  • Объявления —>

Новый взгляд на явления холода и теплоты.

Новый взгляд на явления холода и теплоты.

Комментарий теории:#1 Алексей Мишнев » 27 авг 2012, 20:10

В природе существуют только два вида первичной энергии: частицы Материи Вещества с энергией сжатия и частицы Материи Вещества с энергией расширения.

Триста лет тому назад, между учеными разгорелся спор на тему: «Есть теплород или нет теплорода?». Победила точка зрения М.В.Ломоносова, который путем нагревания и взвешивания вещества сделал вывод: « Так как вес вещества при нагревании не изменился, следовательно ,теплород не существует! А теплота возникает, в результате внутренним колебанием частиц. А холод есть результат уменьшения этих колебаний.»

Но как это не прискорбно, но ученые тогда и теперь путают понятия физическое ощущение ,с физической сущностью этого явления! То есть ,физическое ощущение живого организма таких явлений, как холод и теплота и причинами их вызывающими! А так же, что бы заставить частицы колебаться, то есть создать ощущение теплоты, М.В.Ломоносов применял внешние воздействия на тело: огнем, натиранием или ударами!. При этом, возникает вопрос! Какая сила заставляет уменьшать колебания в элементарной частице? Ведь, известно: «Без противодействия, не может быть и самого действия!» Что бы ответить на этот вопрос, необходимо это явление, рассматривать в полной взаимосвязи с окружающей природой! Известно! Мир теоретически бесконечен! Поэтому, наша солнечная система, практически является центром Вселенной! То есть, тем центром, где сжимается энергия, извергаемая миллиардами звезд, которые окружают нашу солнечную систему. Следовательно, эта энергия для солнца и планет нашей системы, является энергией Сжатия!
В свою очередь, энергия солнца, в пределах солнечной системы, является энергией Расширения. А за пределами солнечной системы, является энергией сжатия для других звезд! То есть, все звезды и солнце обмениваются между собой своей энергией! Следовательно! Пока Солнце обладает энергией расширения, эта энергия проявляет себя с эффектом теплоты. При переходе за пределы солнечной системы, эта энергия превращается в энергию сжатия с эффектом холода. Точно так же, в пределах своей системы, энергия звезд, является энергией расширения с эффектом ощущения теплоты. При достижении пределов солнечной системы, энергия этих звезд , превращается в энергию сжатия с эффектом ощущения холода. При взаимодействии этих энергий между собой образуются все тела, вещества, химические элементы, а так же весь растительный и животный мир! Эти два вида Материи с энергией сжатия и расширения, везде и всюду находятся вместе! И проявляют себя на земле, только при возникновении разности потенциалов магнитного напряжения в виде: землетрясений, извержения вулканов, ветра, роста всех видов растений, минералов и живых организмов.Алексей Мишнев.

Читайте также:  Почему логистику рассматривают с двух точек зрения перечислите их

Почему человеку холодно

Чувство холода является одним из пяти физических (в отличии от психических) чувств человека, которое также свойственно еще животным и растениям. Но что такое холод, как он работает и почему в результате воздействия холодного мы испытываем именно такое чувство, а не какое-то другое? Почему человеку холодно?

Что такое тепло и что такое холод

Всё в мире состоит из атомов, которые находятся в постоянном колебательном движении и соударяются между собой – это называется Броуновским движением. Одни атомы движутся быстрее, другие медленнее, а когда они сталкиваются, более быстрые разгоняют те, скорость которых ниже, и таким образом происходит обмен энергиями. Но поскольку после столкновения атомы не могут улетать далеко, так как они буквально зажаты своими “соседями”, они ударяются о них, передавая им часть своей скорости, и возвращаются на место, после чего начинается новый цикл колебаний. Постепенно, постепенно скорости всех атомов выравниваются и система возвращается в равновесие – тогда говорят, что теплообмен завершился. В современной интерпретации эта скорость движения атомов называется температурой.

Тепло и холод как характеристика скорости колебания частиц

Итак, что есть тепло и холод? Под этими понятиями понимается средняя скорость колебания атомов, а вернее их кинетическая энергия. Когда мы говорим о горячем предмете, мы имеем в виду, что атомы, из которых он состоит, движутся быстро, а когда о холодном – медленно.

Если мы хотим остудить горячий предмет, мы должны привести его в непосредственный контакт с холодным, и тогда быстрые атомы горячего предмета замедлятся, а медленные холодного ускорятся, в результате чего со временем температуры обоих предметов выровняются. В естественной среде в роли такого холодного предмета обычно выступает воздух или вода. Теперь, когда ясно, что тепло и холод – есть процессы изменения скорости атомов, можно приступать к рассмотрению ощущений в теле человека.

Самое холодное место в мире

На сегодняшний день считается, что нигде в мире температура не может быть ниже 273,15 градусов Цельсия – это так называемый, абсолютный нуль. Примерно такая температура в открытом космосе, на земле же редко где можно встретить место, холоднее 75 градусов. При такой температуре человек не может существовать, а выживают лишь некоторые бактерии и микробы.

Откуда берется изначальный холод

Холод, как таковой, есть отсутствие тепла, или движущихся частиц. Поскольку в космосе практически нет атомов и молекул (их концентрация там очень мала), изначальный холод берется именно оттуда. Вернее не холод берется оттуда, а тепло уходит туда. А так как космос бесконечен, он от этого ничуть не нагревается, вопрос же о том, уйдет ли когда-нибудь всё тепло (а его количество, судя по всему, ограничено) или нет, остается открытым.

Субъективные ощущения тепла и холода в нервной системе

Человеческое тело, устроено таким образом, чтобы оптимизировать процесс выживания. А потому организм представляет из себя саморегулирующуюся систему, стремящуюся избежать негативных условий, приводящих к повреждениям, и обеспечить положительные, в которых жить будет хорошо и комфортно. Температурный режим человеческого тела должен колебаться возле отметки 36,6 градусов Цельсия, в противном случае мы заболеваем. У человека также есть механизм термической саморегуляции, который позволяет сохранять температуру тела на постоянной отметке вне зависимости от внешних условий. Так, когда мы попадаем в холодную среду, мы дрожим, и это дает телу тепло, а когда нам жарко – мы потеем и пот нас охлаждает.

Чувство холода не является для нас приятным, мы стремимся избежать его, то есть оказаться в таких условиях, где это чувство не будет возникать – в этом и проявляется механизм автоматической оптимизации жизнедеятельности. А с точки зрения физики ощущение холода рождается тогда, когда молекулы нервных рецепторов начинают замедляться под воздействием контакта с атомами и молекулами внешней среды, температура которой ниже.

Когда нам бывает холодно

Чувство холода возникает:

  1. Когда температура окружающей среды ниже температуры тела, и чем выше будет эта разница, тем сильнее будет ощущение. При этом, даже теплая вода может быть одновременно и холодной, скажем, если долгое время держать руку под струей горячей воды, а затем быстро опустить ее в тазик с теплой, то она покажется холодной. То же работает и наоборот;
  2. Когда какой-то участок тела обдувается или контактирует со средой, температура которой ниже температуры остальной среды. Например, вы лежите на диване одетыми, но с босыми ногами. В таких случаях ноги часто мерзнут, хотя дома и не холодно – просто ощущается разница;
  3. На сквозняке;
  4. В случае заболеваний, когда температура тела подскакивает. Холод, который ощущает человек в этом случае называют ознобом;
  5. Психосоматический холод, который может возникать при различных процессах в психике человека, например, при стрессе.

Греет ли шуба

Многие, прыгая в постель, садясь в машину, стоявшую долгое время не морозе или опуская руку в сумку, могли заметить, что там внутри холоднее, чем снаружи. На первый взгляд это странно, но если вдуматься, ничего необычного здесь нет. Дело в том, что материалы, из которых сделана постель или, скажем, обивка автомобиля, очень плохо проводят тепло – это их задача, не позволять теплу покидать пределы ограничиваемого ими пространства. Но это работает и в обратную сторону – тепло не может не только покинуть “территорию”, но и проникнуть внутрь. И если в тот момент, когда вы заправляли постель, закрывали сумку, или захлопывали двери автомобиля, температура в них была ниже, чем в окружающей среде сейчас, холод там так и остался.

Вышеописанный “эффект термоса” работает также в случае с зимней одеждой. Многие думают, что шуба греет, но если закутать в неё мороженное, оно не растает, и даже наоборот будет оставаться твердым и холодным, так как шуба не греет, а лишь сохраняет тепло (или холод) внутри своего объема.

Холод — состояние или субъективное ощущение сравнительно низкой температуры воздуха по отношению к более тёплому времени (месту) или к обычным условиям для данного времени (места).

Холодное тело часто описывается как имеющее меньше тепла, хотя это использование термина «теплота» было бы неправильно с точки зрения науки физики, где теплота относится к передаче энергии между телами, которые не «имеют» теплоты сами по себе.

Согласно словарю Ожегова холод это «погода или воздух с низкой температурой», а в «Толковом словаре живого великорусского языка» Даля написано, что холод есть «сравнительное отсутствие тепла, стужа, стыдь, низкая степень тепла, в коей человек зябнет» [1] .

Поскольку температура характеризует тепловую энергию, принадлежащую объекту или образцу вещества, которая является кинетической энергией хаотического движения частиц, составляющих вещество, у объекта меньше тепловой энергии, чем он холоднее и больше, чем выше его температура. Если бы было возможно охладить систему до абсолютного нуля, все движения частиц в образце вещества прекратилось бы, и они бы были в состоянии покоя в классическом смысле. При этом объект должен быть описан как имеющий нулевую тепловую энергию. Микроскопически в характеристике квантовой механики, однако, до сих пор не решён вопрос, имеет ли объект нулевые колебания при абсолютном нуле из-за принципа неопределённости.

Содержание

Охлаждение

Охлаждение — это процесс создания холода или понижение температуры. Может быть достигнуто путём отвода тепла от системы или помещением системы в среду с более низкой температурой.

Текучие вещества, используемые для охлаждения объектов, обычно называют хладагентами.

При воздушном охлаждении происходит процесс охлаждения объекта путём воздействия воздуха. Работает, если воздух имеет более низкую температуру, чем охлаждаемый объект, и процесс может быть улучшен за счёт увеличения площади поверхности или уменьшения массы объекта.

Другой распространённый способ охлаждения — поместить объект на лёд, сухой лёд или жидкий азот. Работает путём конвекции; тепло передаётся от относительно тёплого объекта относительно холодному.

ЧТО ТАКОЕ ХОЛОД?

О то такое холод? Какова его природа?

* Мы часто употребляем слово «холод» и обычно про­тивопоставляем холод теплу. Как же мы различаем хо­лод и тепло? Прежде всего по нашим ощущениям. На­пример, в мягкий зимний день мы говорим: «Сегодня со­всем не холодно, только четыре градуса мороза». А затем, войдя в плохо натопленную комнату, вполне искренне восклицаем: «Как здесь холодно! только девять граду­сов тепла».

Прикасаясь рукой к какому-либо предмету, мы по ощу­щению называем его горячим, тёплым или холодным. Однако такой способ определения степени нагретости тела, конечно, недостаточно надёжен. Наши непосред­ственные ощущения, сами по себе, не могут служить для правильных тепловых измерений. Поэтому для того, чтобы определить степень нагретости тела, или, как говорят, его температуру, применяют специальные приборы — тер­мометры.

Обычный, всем известный термометр представляет собой узкую стеклянную трубочку с шариком внизу, за­полненным ртутью. При повышении температуры ртуть расширяется и столбик её поднимается по трубочке вверх; при понижении температуры столбик ртути опускается вниз. Сзади трубочки закреплена линейка с делениями, так называемая Шкала; по ней и измеряют температуру в условных единицах измерения — градусах.

Если термометр поместить в тающий лёд, столбик ртути будет показывать всегда одну и ту же температуру. Точно так же уровень ртути будет находиться всегда на одной и той же вполне определённой высоте, если термо­метр держать в парах кипящей воды.

На международной температурной шкале тепловое состояние тающего льда соответствует 0, а кипящей воды при нормальном атмосферном давлении — 100 гра­дусам.

На такой стоградусной температурной шкале деления наносятся также и ниже 0 и выше 100 градусов. Темпера­тура ниже нуля обозначается знаком — (минус). Напри­мер, температура замерзания ртути составляет—39° С (значок ° обозначает градус, а значок С — то, что отсчёт температуры ведётся по стоградусной шкале).

Что же такое холод?

Холод — понятие условное, обозначающее относи­тельно малое содержание тепла в теле. Холодное тело характеризуется низкой температурой. Физическая при­рода холода и тепла одинакова. Поэтому для ответа на вопрос о природе холода сначала рассмотрим, что такое тепло или теплота, чем отличаются друг от друга тела, имеющие различную температуру.

Ещё свыше 2000 лет назад древнегреческий философ Демокрит высказал предположение, что все тела состоят из мельчайших материальных частиц — атомов. Это мате-

Риалистическое представление о строении тел, имевшее многих сторонников в древности, не получило в мрачные времена средневековья своего дальнейшего развития. Христианская церковь, пользовавшаяся огромной властью, в течение нескольких столетий тормозила развитие науки. Однако и тогда передовые учёные восставали против невежества и господства церкви.

Рис. 1. Движение молекулы га­за при увеличении приблизи­тельно в 50 000 раз.

Великий русский учёный М. В. Ломоносов (1711 — 1765 гг.) развил учение о молекулярном строении ве­щества. В 1744 году в своей работе «Размышления о при­чине тепла и холода» учё­ный отверг существовав­шие в то время ненаучные понятия «невесомой тепловой материи» и «материи хо­лода» и дал действительное объяснение природы теп­лоты на основании развитой им молекулярной теории. Теория М. В. Ломоносова о природе теплоты опередила современную ему науку на много лет.

В наше время существо­вание атомов и молекул ста­ло достоверным фактом. Определены их размеры, а с помощью электронного микроскопа даже сфотографиро­ваны контуры наиболее крупных молекул.

Читайте также:  Правда что у собак черно белое зрение

Частицы, составляющие тела, находятся в непрерыв­ном движении. Характер этого движения различен в га­зах, жидкостях и твёрдых телах. В газах движение частиц совершенно беспорядочно. Путь частицы газа очень сложный и имеет вид запутанного узора (рис. 1).

В жидкости частицы расположены ближе друг к другу и между ними действуют значительные силы взаимного притяжения, или силы сцепления. Благодаря этому жидкость занимает определённый объём.

В твёрдых телах существует известный порядок раз­мещения частиц: каждая из них колеблется около опре­делённого места в пространстве. Эти средние положения частиц образуют так называемую кристалличе­скую решётку твёрдого тела.

Опыты показывают, что при повышении температуры газообразного тела средняя скорость беспорядочного движения частиц увеличивается, что проявляется в повы­шении давления газа; при охлаждении газа, наоборот, скорость частиц уменьшается, и давление падает.

Такую же картину мы наблюдаем и у жидких и твёр­дых тел: при нагревании тела скорость движения его частиц возрастает, а при охлаждении — падает[12]).

Таким образом, теплота характеризуется скоростью движения невидимых глазом материальных частиц тела.

Частицы тела в своём непрерывном движении обладают энергией, называемой обычно тепловой энергией.

Таким образом, тепловая энергия есть внутренняя энергия движения частиц в теле. Температура тела опре­деляет собой среднюю скорость движения его частиц.

Для лучшего понимания физической природы теплоты выясним, что такое энергия.

Когда мы говорим про какого-либо человека, что он «энергичный», мы понимаем под этим его большую работо­способность. И действительно, энергия — это способность тела производить работу. Например, когда паровоз пере­двигает состав вагонов, он совершает работу. Эта работа измеряется произведением силы, с которой паровоз тянет вагоны, на пройденное им расстояние. Для того чтобы паровоз мог совершить такую работу, он должен обла­дать определённой энергией.

При забивке свай обычно используется энергия подня­той над землёй тяжёлой болванки — копра. Движущийся автомобиль обладает энергией, величина которой зависит от его скорости.

Таким образом, энергия тела есть запас той работы, которую это тело может совершить.

Энергия является формой движения материи. Во всех без исключения явлениях природы она не уничтожается и не возникает вновь. Она лишь передаётся от одного тела к другому или переходит из одного вида в другой.

Существует несколько видов энергии: механическая, электрическая, химическая и др. При переходе одного вида энергии в другой взамен некоторого «исчезнув­шего» количества одной энергии появляется строго определённое, равноценное, или, как говорят, эквивалент­ное ему количество другой энергии. Это многократно про­верено и доказано опытом и практикой. Например, если пропускать электрический ток через нагревательный при­бор, т. е. затратить электрическую энергию, то можно получить взамен некоторое количество теплоты. Если теперь полностью превратить тепло обратно в электро­энергию, то мы получим её ровно столько, сколько было затрачено. Таким образом, общее количество энергии при всех её превращениях остаётся неизменным.

Этот закон сохранения энергии наряду с законом со­хранения вещества является основным законом естество­знания.

Тепло может переходить и в механическую энергию. Например, тепло солнечных лучей, нагревая воздух, вызы­вает его движение — ветер. А ветер может совершать по­лезную механическую работу. Энергия ветра издавна используется в различных ветряных двигателях.

Существует и обратный переход механической энергии в теплоту. Чтобы убедиться в этом, потрите сильно ла­дони друг о друга, и вы почувствуете тепло. Оно появи­лось в результате затраченной вами работы.

Пользуясь молекулярными представлениями, можно легко объяснить и всем известное явление теплопередачи. Два тела, неодинаково нагретые, содержат частицы, движущиеся с неодинаковыми средними скоростями. При взаимодействии этих частиц средние их скорости вырав­ниваются, а поэтому выравниваются и температуры. При теплообмене одно тело увеличивает количество своей теп­ловой энергии за счёт другого тела, и температура его по­вышается, а у другого тела количество энергии и темпера­тура соответственно уменьшаются. Таким образом, теп­лота сама собой переходит только от более нагретого тела к менее нагретому.

Такова физическая природа теплоты. А холод, как мы уже говорили,— понятие условное. Различие между теп­лом и холодом заключается лишь в степени движения частиц.

Следовательно, холод и тепло по своей физической сущности — одно и то же.

Количество подведённого к телу тепла, а также коли­чество холода вполне измеримы. Но это не так просто сделать. Если измерять тепло и холод только по темпера-‘ туре тела, то можно ошибиться. Сравним, например, охлаждение 50 литров парного молока с начальной тем­пературой +37° и охлаждение 1 литра кипящей воды. Конечно, кипяток в таком небольшом количестве охла­дить легче, чем тёплое молоко, но в большем количестве. Кроме того, даже при одинаковом весе и одинаковой начальной температуре тел для их нагревания или охлаждения требуется подвести или отвести различное количество тепла. Объясняется это различной теплоём­костью тел.

В каких же единицах измеряется тепло?

Для измерения количества тепла и холода в технике применяют определённую единицу — большую кало­рию, или килокалорию.

Килокалория (сокращённо ккал) — это такое количе­ство тепла, которое надо затратить, чтобы нагреть или охладить один килограмм воды на один градус.

Тепло можно измерять также в эквивалентных, т. е. равноценных, единицах механической или электрической энергии. Например, одна килокалория тепла может совер­шить работу, равную 427 килограммометрам (это значит, что, затратив одну килокалорию тепла, можно тело весом в один килограмм поднять на высоту 427 метров).

При затрате одного киловатт-часа электроэнергии по­лучается 860 килокалорий тепла.

Почему в космосе холодно и почему, с точки зрения физиков, это место уникальное?

Если бы у людей была возможность путешествовать в космосе, от планеты к планете, то насколько тщательно необходимо было бы все продумывать. Вплоть до еды, температуры и личной гигиены. Голливуд изобилует фильмами, посвященные космической теме, в которых люди в открытом космосе окончательно теряли шансы на жизнь. Каждый видел картину, когда окоченевший скафандр уносится вдоль орбиты. Почему в космосе холодно? Ведь на орбите земли находится множество космонавтов, которые выходили в открытый космос, и они оставались целыми и невредимыми.

Холодно ли в космосе?

Допустим, что мы находимся максимально далеко от небесных светил, которые своей энергией и температурой способны воздействовать на материальное тело. Также изолируемся от планет и их спутников, которые способны повлиять на температуру своим ядром. При соблюдении этих моментов температура будет равна -274 градусов по Цельсию. Эта температура называется абсолютным нулем, то есть ниже нее температура быть в природе не может. Почему в космосе холодно? — потому что это единственное место, где температура опускается до абсолютного нуля.

В повседневных реалиях температура не может иметь значения ниже нуля. Исключение составляет только самые отдаленные участки вселенной. На орбите земли, с учетом всех факторов, температура составляет примерно — 4 градуса по Цельсию.

Что происходит при абсолютном нуле

Абсолютный нуль — это нуль температуры по шкале Кельвина. При стандартных условиях такая температура невозможна. Самая холодная температура в космосе -274 (по Цельсию) или 0 (по Кельвину). Так почему же температура не способна перевалить за данную границу?

По третьему началу термодинамики, которую согласовал Нернст, при стремлении температуры к ее абсолютному нулю, к ней стремится энтропия системы (или тела), теплоемкость и коэффициент температурного расширения. Если значение температуры достигло абсолютного нуля, то останавливается процесс хаотичного движения атомов и молекул. С точки зрения термодинамики тело распадается на молекулы. А с точки зрения квантовой физики в теле продолжают происходить нулевые колебания. Именно эти суждения помогают ответить на вопрос: «Почему в космосе холодно?».

Физики из Йельского университета провели опыт на монофториде стронция (SrF). В магнитное поле поместили молекулу, которая постоянно теряла свою энергию и в конечном итоге, при максимально возможном приближении к абсолютному нулю молекула распалась на атомы.

Благодаря исследованиям близких к абсолютному нулю температур, был получен эффект сверхпроводимости, который широко используется в промышленности и науке.

Перенося ситуацию в космическое пространство, можно сказать что достижение абсолютного нуля затрудняется излучением со стороны звезд.

Виды теплопередачи

В школьном курсе физики рассматривается раздел термодинамики, в котором уделяют внимание на виды теплопередач. Этот раздел из физики поможет ответить на вопрос «почему в космосе холоднее, чем на земле».

Выделяют три вида теплопередачи в природе:

  • Теплопроводность. Это переход энергии от более нагретого тела или участка тела к менее нагретому. Стоит отметить, что невозможен переход энергии от более холодному к менее холодному (по принципу второго начала термодинамики). Пример: нагревание металлического тела.
  • Конвекция. Энергия передается потоками (струями). Пример: теплопередача в комнате между холодным и теплым воздухом.
  • Излучение. Энергия передается с помощью электромагнитных волн. Пример: солнечное тепло.

Так как космос является вакуумом (плотность молекул в космосе пренебрежимо мало — 10^-31 г/см^3), следует полагать что единственный возможный вариант теплопередачи — излучение. Земля не является вакуумом, она имеет атмосферу (молекулы на поверхности планеты), которая позволяет производить сразу три вида теплопередачи.

Зависимость температуры от положения тела

Излучение в космосе исходит от нагретых тел, в нашей галактике — это Солнце. Солнце отправляет со своей поверхности электромагнитные волны, которые имеют прямую траекторию движения. Следовательно, тело получает энергию, если Солнце находится в зоне видимости.

Если на объект попадают электромагнитные волны, то тело поглощает тепловую энергию. Но обмен с окружающей средой осуществляться не будет, так как тело окружает вакуум, который практически не имеет молекул.

Если объект находится, например, за темной стороной планеты, куда электромагнитные волны не могут попасть, то тело действительно будет охлаждаться, стремясь к абсолютному нулю.

Поэтому на поверхность космических станций и скафандров наносят термостойкое покрытие.

Как реагирует наш организм в открытом космосе

В скафандрах предусмотрены система охлаждения и нагрева для разных внештатных случаев. Поэтому с человеком, который находится в исправном скафандре, ничего опасного не случится.

Реальный случай произошел в 1966 году когда скафандр подвергся декомпрессии, и астронавт на 30 минут потерял сознание. Описывая свои ощущения, он сказал, что слюна в его рту буквально начала кипеть. Это связано с тем, что уменьшилось давление, и, следовательно, уменьшилась температура кипения. Но кровь не подверглась кипению, так как была защищена сосудами.

ЧТО ТАКОЕ ХОЛОД?

О то такое холод? Какова его природа?

* Мы часто употребляем слово «холод» и обычно про­тивопоставляем холод теплу. Как же мы различаем хо­лод и тепло? Прежде всего по нашим ощущениям. На­пример, в мягкий зимний день мы говорим: «Сегодня со­всем не холодно, только четыре градуса мороза». А затем, войдя в плохо натопленную комнату, вполне искренне восклицаем: «Как здесь холодно! только девять граду­сов тепла».

Прикасаясь рукой к какому-либо предмету, мы по ощу­щению называем его горячим, тёплым или холодным. Однако такой способ определения степени нагретости тела, конечно, недостаточно надёжен. Наши непосред­ственные ощущения, сами по себе, не могут служить для правильных тепловых измерений. Поэтому для того, чтобы определить степень нагретости тела, или, как говорят, его температуру, применяют специальные приборы — тер­мометры.

Обычный, всем известный термометр представляет собой узкую стеклянную трубочку с шариком внизу, за­полненным ртутью. При повышении температуры ртуть расширяется и столбик её поднимается по трубочке вверх; при понижении температуры столбик ртути опускается вниз. Сзади трубочки закреплена линейка с делениями, так называемая Шкала; по ней и измеряют температуру в условных единицах измерения — градусах.

Читайте также:  Где можно проверить зрение в бишкеке

Если термометр поместить в тающий лёд, столбик ртути будет показывать всегда одну и ту же температуру. Точно так же уровень ртути будет находиться всегда на одной и той же вполне определённой высоте, если термо­метр держать в парах кипящей воды.

На международной температурной шкале тепловое состояние тающего льда соответствует 0, а кипящей воды при нормальном атмосферном давлении — 100 гра­дусам.

На такой стоградусной температурной шкале деления наносятся также и ниже 0 и выше 100 градусов. Темпера­тура ниже нуля обозначается знаком — (минус). Напри­мер, температура замерзания ртути составляет—39° С (значок ° обозначает градус, а значок С — то, что отсчёт температуры ведётся по стоградусной шкале).

Что же такое холод?

Холод — понятие условное, обозначающее относи­тельно малое содержание тепла в теле. Холодное тело характеризуется низкой температурой. Физическая при­рода холода и тепла одинакова. Поэтому для ответа на вопрос о природе холода сначала рассмотрим, что такое тепло или теплота, чем отличаются друг от друга тела, имеющие различную температуру.

Ещё свыше 2000 лет назад древнегреческий философ Демокрит высказал предположение, что все тела состоят из мельчайших материальных частиц — атомов. Это мате-

Риалистическое представление о строении тел, имевшее многих сторонников в древности, не получило в мрачные времена средневековья своего дальнейшего развития. Христианская церковь, пользовавшаяся огромной властью, в течение нескольких столетий тормозила развитие науки. Однако и тогда передовые учёные восставали против невежества и господства церкви.

Рис. 1. Движение молекулы га­за при увеличении приблизи­тельно в 50 000 раз.

Великий русский учёный М. В. Ломоносов (1711 — 1765 гг.) развил учение о молекулярном строении ве­щества. В 1744 году в своей работе «Размышления о при­чине тепла и холода» учё­ный отверг существовав­шие в то время ненаучные понятия «невесомой тепловой материи» и «материи хо­лода» и дал действительное объяснение природы теп­лоты на основании развитой им молекулярной теории. Теория М. В. Ломоносова о природе теплоты опередила современную ему науку на много лет.

В наше время существо­вание атомов и молекул ста­ло достоверным фактом. Определены их размеры, а с помощью электронного микроскопа даже сфотографиро­ваны контуры наиболее крупных молекул.

Частицы, составляющие тела, находятся в непрерыв­ном движении. Характер этого движения различен в га­зах, жидкостях и твёрдых телах. В газах движение частиц совершенно беспорядочно. Путь частицы газа очень сложный и имеет вид запутанного узора (рис. 1).

В жидкости частицы расположены ближе друг к другу и между ними действуют значительные силы взаимного притяжения, или силы сцепления. Благодаря этому жидкость занимает определённый объём.

В твёрдых телах существует известный порядок раз­мещения частиц: каждая из них колеблется около опре­делённого места в пространстве. Эти средние положения частиц образуют так называемую кристалличе­скую решётку твёрдого тела.

Опыты показывают, что при повышении температуры газообразного тела средняя скорость беспорядочного движения частиц увеличивается, что проявляется в повы­шении давления газа; при охлаждении газа, наоборот, скорость частиц уменьшается, и давление падает.

Такую же картину мы наблюдаем и у жидких и твёр­дых тел: при нагревании тела скорость движения его частиц возрастает, а при охлаждении — падает[12]).

Таким образом, теплота характеризуется скоростью движения невидимых глазом материальных частиц тела.

Частицы тела в своём непрерывном движении обладают энергией, называемой обычно тепловой энергией.

Таким образом, тепловая энергия есть внутренняя энергия движения частиц в теле. Температура тела опре­деляет собой среднюю скорость движения его частиц.

Для лучшего понимания физической природы теплоты выясним, что такое энергия.

Когда мы говорим про какого-либо человека, что он «энергичный», мы понимаем под этим его большую работо­способность. И действительно, энергия — это способность тела производить работу. Например, когда паровоз пере­двигает состав вагонов, он совершает работу. Эта работа измеряется произведением силы, с которой паровоз тянет вагоны, на пройденное им расстояние. Для того чтобы паровоз мог совершить такую работу, он должен обла­дать определённой энергией.

При забивке свай обычно используется энергия подня­той над землёй тяжёлой болванки — копра. Движущийся автомобиль обладает энергией, величина которой зависит от его скорости.

Таким образом, энергия тела есть запас той работы, которую это тело может совершить.

Энергия является формой движения материи. Во всех без исключения явлениях природы она не уничтожается и не возникает вновь. Она лишь передаётся от одного тела к другому или переходит из одного вида в другой.

Существует несколько видов энергии: механическая, электрическая, химическая и др. При переходе одного вида энергии в другой взамен некоторого «исчезнув­шего» количества одной энергии появляется строго определённое, равноценное, или, как говорят, эквивалент­ное ему количество другой энергии. Это многократно про­верено и доказано опытом и практикой. Например, если пропускать электрический ток через нагревательный при­бор, т. е. затратить электрическую энергию, то можно получить взамен некоторое количество теплоты. Если теперь полностью превратить тепло обратно в электро­энергию, то мы получим её ровно столько, сколько было затрачено. Таким образом, общее количество энергии при всех её превращениях остаётся неизменным.

Этот закон сохранения энергии наряду с законом со­хранения вещества является основным законом естество­знания.

Тепло может переходить и в механическую энергию. Например, тепло солнечных лучей, нагревая воздух, вызы­вает его движение — ветер. А ветер может совершать по­лезную механическую работу. Энергия ветра издавна используется в различных ветряных двигателях.

Существует и обратный переход механической энергии в теплоту. Чтобы убедиться в этом, потрите сильно ла­дони друг о друга, и вы почувствуете тепло. Оно появи­лось в результате затраченной вами работы.

Пользуясь молекулярными представлениями, можно легко объяснить и всем известное явление теплопередачи. Два тела, неодинаково нагретые, содержат частицы, движущиеся с неодинаковыми средними скоростями. При взаимодействии этих частиц средние их скорости вырав­ниваются, а поэтому выравниваются и температуры. При теплообмене одно тело увеличивает количество своей теп­ловой энергии за счёт другого тела, и температура его по­вышается, а у другого тела количество энергии и темпера­тура соответственно уменьшаются. Таким образом, теп­лота сама собой переходит только от более нагретого тела к менее нагретому.

Такова физическая природа теплоты. А холод, как мы уже говорили,— понятие условное. Различие между теп­лом и холодом заключается лишь в степени движения частиц.

Следовательно, холод и тепло по своей физической сущности — одно и то же.

Количество подведённого к телу тепла, а также коли­чество холода вполне измеримы. Но это не так просто сделать. Если измерять тепло и холод только по темпера-‘ туре тела, то можно ошибиться. Сравним, например, охлаждение 50 литров парного молока с начальной тем­пературой +37° и охлаждение 1 литра кипящей воды. Конечно, кипяток в таком небольшом количестве охла­дить легче, чем тёплое молоко, но в большем количестве. Кроме того, даже при одинаковом весе и одинаковой начальной температуре тел для их нагревания или охлаждения требуется подвести или отвести различное количество тепла. Объясняется это различной теплоём­костью тел.

В каких же единицах измеряется тепло?

Для измерения количества тепла и холода в технике применяют определённую единицу — большую кало­рию, или килокалорию.

Килокалория (сокращённо ккал) — это такое количе­ство тепла, которое надо затратить, чтобы нагреть или охладить один килограмм воды на один градус.

Тепло можно измерять также в эквивалентных, т. е. равноценных, единицах механической или электрической энергии. Например, одна килокалория тепла может совер­шить работу, равную 427 килограммометрам (это значит, что, затратив одну килокалорию тепла, можно тело весом в один килограмм поднять на высоту 427 метров).

При затрате одного киловатт-часа электроэнергии по­лучается 860 килокалорий тепла.

Существует ли холод?

Многие скажут-как так существует ли холод,ведь когда холодно то само собой ясно что холодно а особенно когда мороз и когда мы замерзли и нам нужно согреться теплом.

Тепло это результат работы энергии движения частиц ,исходящей от солнца либо от какого либо другого источника тепловой энергии.

А чем же тогда является холод?

Холод — субъективное восприятие человеком окружающей среды. Существует в сознании людей. Понятие «тепло» и «холодно», введены человеком для оценки комфортности окружающей среды. Поскольку человек существо обитающее в очень узком диапазоне температур, то любое отклонение от нормы для него чувствительно. Тем самым, человек крайне уязвим в природе. Понятие холода для человека связано с понижением температуры ниже отметки комфорта. Это примерно 15 градусов Цельсия при нормальной влажности воздуха. При повышении влажности, субъективное восприятие температуры усиливается. Понижение температуры это следствие уменьшения энергии молекул газа, при отсутствии внешних источников энергетических излучений. Существует понятие абсолютного нуля. Это минус 273,15 градусов по Цельсию. Это теоретическая величина, поскольку она подразумевает, что в этом состоянии энергия всех молекул материи, допустим газа, равна нулю. Что недостижимо в природе. В этой связи, холодом, условно можно назвать состояние, когда энергия молекул и атмосферы и их взаимодействие между собой ниже, чем необходимо конкретному человеку для комфортного существования.

Как можно игнорировать факты!? Холод — естественная среда (основа) вселенной (Космоса) и не будь какого либо тепла (солнца), планеты были бы в инертном состоянии (сон, смерть, вода станет льдом и т.д. к слову — покойник — хладный труп — отсутствие тепла)

Тьма и холод окружает все планеты во вселенной — сущность, природа космоса, его естественное состояние.
Огонь — свет, это движение, это жизнь, когда солнце погаснет природа космоса возьмет свое и планета Земля погрузятся в сон. активная жизнь на планете возможно лишь при определенных условиях, в ином случае она будет «спать».

Всюду, безграничные тьма и холод. как можно это игнорировать и акцентировать свое внимание только на наличии небесного светила, или ограничиваться жизнью и субъективными ощущениями человека!? — более года назад

Но что является сущностью холода, где его истоки, чем является его природа?
огонь не может быть холодом, холод не может быть огнем — но как огонь, так и холод могут обжечь, оставить ожоги. это две полярности, две крайности единой сущности..
вода, воздух, земля могут быть как холодными, так и горячими они как проводники — они не являются и не могут быть сущностью холода (принято олицетворять холод с водой, льдом, но это не так — это всего лишь состояние воды)

ясно лишь одно – где кончается огонь, там начинается холод…

огню необходимо топливо
вода, воздух, земля – все это в своем взаимодействии и круговороте поддерживает огонь жизни
холод ограничивает огонь, огонь ограничивает холод – во вселенной все закономерно, и жизнь возможна лишь в равновесии, а не в абсолютных началах…- Единство и взаимодействие противоположностей.

Но факт в том, что если огонь убрать, останется неизменная природа космоса — тьма и холод.
😛 — более года назад

Источники:
  • http://ency.info/materiya-i-dvigenie/kholod-i-teplo/361-chto-takoe-kholod
  • http://www.newtheory.ru/physics/noviy-vzglyad-na-yavleniya-holoda-i-teploti-t1941.html
  • http://pochemu24.ru/zdorove/pochemu-cheloveku-holodno/
  • http://wiki.sc/wikipedia/%D0%A5%D0%BE%D0%BB%D0%BE%D0%B4
  • http://msd.com.ua/iskusstvennyj-xolod/chto-takoe-xolod/
  • http://fb.ru/article/407778/pochemu-v-kosmose-holodno-i-pochemu-s-tochki-zreniya-fizikov-eto-mesto-unikalnoe
  • http://msd.com.ua/iskusstvennyj-xolod/chto-takoe-xolod/
  • http://www.bolshoyvopros.ru/questions/1288043-suschestvuet-li-holod.html