Wärme einholen

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2023-12-16 16:01

"Heute lernen Kinder schon in der siebten Klasse die richtigen Vorstellungen von Wärme."

(Aus der Sammlung "Witze großer Wissenschaftler")

… Die von der Sonne verbrannte kasachische Steppe. Wissenschaftler einer kleinen Expeditionsgruppe beobachten die Saigas, indem sie sich den Schweiß abwischen. Diese Wissenschaftler betreiben verantwortungsvolle wissenschaftliche Forschung. Sie wollen experimentell die Worte des Akademiemitglieds Timiryazev bestätigen: "".

Die Methodik unserer Wissenschaftler ist nirgendwo einfacher. Sie verfolgen, wie viel Gras die Tiere in ihrer natürlichen Umgebung fressen. Der Kaloriengehalt dieses Futters - d.h. Die Wärmemenge, die bei der Verbrennung in einem Kalorimeter freigesetzt wird, ist Wissenschaftlern bereits bekannt. Es bleibt nur noch, die Menge dieser „potentiellen Energie“, die in der Nahrung der Saiga enthalten ist, mit der Arbeit zu vergleichen, die ihre Muskeln während ihres Lebens leisten.

Aber … je länger die Wissenschaftler beobachteten, desto melancholischer wurden sie. Sehen Sie, diese Saigas waren irgendwie falsch. Sie aßen ein wenig - die Kalorienzahl ihrer Rationen war um ein Vielfaches geringer als der Energieverbrauch ihrer Muskeln. Fettreserven hatten damit nichts zu tun – was sind deine Fettreserven im Sommer? Das Anstößigste war, dass die Saigas alle "wissenschaftlich fundierten Normen" über den Haufen geworfen haben: Der Kaloriengehalt ihrer Nahrung reichte eindeutig nicht für das Leben und sie sahen ziemlich fröhlich aus … Hier ist eine charmante Saiga, die den Wissenschaftlern anmutig zuzwinkert hebt seinen Schwanz und gibt eine weitere Ladung Kot ab. „Hast du gesehen, was er tut? - Ein Beobachter konnte nicht widerstehen. - Verspottet uns, Wiederkäuer! - „Beruhigen Sie sich, Kollege! - antwortete die zweite. - Im Gegenteil, sie sagt uns: Wir haben das Experiment noch nicht zu Ende gebracht! Das … das Heu ist durch die Kuh gegangen - es, getrocknet, brennt auch! Die Einheimischen nutzen es als Treibstoff!“- "Wollen Sie sagen, Kollege, dass dies … genau das … auch einen Kaloriengehalt hat?" - "Exakt! Und wir werden es messen!"

Gesagt, getan. Das Kalorimeter hatte keinen Spaß, wenn sie Kacke darin verbrannten - aber der Wissenschaft zuliebe musste ich es ertragen. Noch weniger Spaß hatten die Forscher jedoch, als sie davon überzeugt waren, dass der Kaloriengehalt von Kot dem Kaloriengehalt des Originalfutters entspricht. Es stellte sich heraus, dass das Tier auf dem Niveau von Timiryazevs "potenzieller Energie in organischer Substanz" nicht nur viel weniger verbraucht, als für die Arbeit seiner Muskeln erforderlich ist, sondern auch so viel freisetzt, wie es verbraucht. Das heißt, es gibt absolut nichts mehr für die Muskeln, um zu arbeiten. Unsere Wissenschaftler waren sich bewusst, dass solche kuriosen Schlussfolgerungen nicht für ihre Berichte bestimmt waren. Deshalb streuten sie sich Asche ins Haar – dieselbe verbrannte Kacke – und damit war es vorbei.

Und bisher ist die Situation in Bezug auf den "Kaloriengehalt von Lebensmitteln" eine Art Kater. Fragt man Ernährungsberater, wie viele Kalorien man am Tag mit der Nahrung zu sich nehmen sollte, um „in zwei Wochen garantiert abnehmen“zu können, werden sie einem alles ausführlich erklären – zudem nehmen sie es günstig ein und blinzeln nicht mit den Augen. Ihr Job ist so … Aber wir fragen die Akademiker: woher kommen die Kalorien, die Saigas zum Laufen, Kauen und Heben ihrer Schwänze verbrauchen? Und Akademiker mögen diese Frage nicht sehr. Schmerzlich ist er für sie unwohl. Das Maximum, das Sie mit ihnen erreichen können, ist ein Appell an die Tatsache, dass lebende Organismen, so sagen sie, die komplexesten hochorganisierten Systeme sind und daher, so sagen sie, noch nicht ausreichend untersucht wurden. Sie, Onkel, halten Sie im Rahmen der Erforschung lebender Organismen also über die Ergebnisse kalorimetrischer Messungen wie den oben beschriebenen verschwiegen? Oder haben Sie Angst, dass Sie rot werden müssen, wenn die Kinder Sie auslachen? Nun, hier ist ein bewährtes Volksheilmittel für Sie: Reiben Sie Ihre Rote-Bete-Schnauze - wenn Sie rot werden, fällt es nicht so auf.

Wie sind Akademiker zu diesem Leben gekommen? Okay, auch wenn belebte Organismen für sie zu schwierig sind. Aber in einer unbelebten Substanz, die nur der Wirkung physikalischer und chemischer Gesetze unterliegt - sollten dann Fragen mit Kalorien völlig transparent sein? Wir sprechen nicht über die Phänomene, die in Beschleunigern und Collidern zu finden sind. Dies sind Phänomene, die jeder in seiner eigenen Küche reproduzieren kann. Es scheint, als ob kolossale praktische Erfahrungen in völlig klare Vorstellungen von Wärme hätten geformt werden sollen. Aber wir erzählen Ihnen, wie diese Erfahrung wirklich Gestalt annahm.

Schon die antiken Philosophen in der Frage nach der Natur der Wärme teilten sich in zwei Lager. Einige glaubten, dass Wärme eine unabhängige Substanz ist; je mehr es im Körper ist, desto wärmer ist es. Andere glaubten, dass Wärme eine Manifestation einer der Materie innewohnenden Eigenschaft ist: In einem bestimmten Zustand der Materie ist der Körper kälter oder wärmer. Im Mittelalter dominierte der erste dieser Begriffe, was leicht zu erklären ist. Die Konzepte der Struktur der Materie auf atomarer und molekularer Ebene waren damals noch völlig unentwickelt – und daher war es ein Rätsel, welche Eigenschaft der Materie für Wärme verantwortlich sein könnte. Philosophen machten sich in der überwältigenden Mehrheit nicht die Mühe, diese mysteriöse Eigenschaft zu finden - sondern hielten, vom Herdeninstinkt geleitet, an dem bequemen Konzept der Hitze als "kalorischer Materie" fest.

Oh, wie hartnäckig sie daran festhielten - an Krämpfen in den Greifmuskeln. Verstehe: Der Heizstoff wird sozusagen von heißen auf kalte Körper übertragen, wenn sie in Kontakt kommen. Je kalorienreicher der Körper ist, desto höher ist die Körpertemperatur. Was ist Temperatur? Und dies ist nur ein Maß für den Gehalt an Brennmaterial. Wird der Heizstoff von rechts nach links übertragen, ist die Temperatur rechts höher. Umgekehrt. Wird der Heizstoff weder nach rechts noch nach links übertragen, dann sind die Temperaturen rechts und links gleich. Lassen Sie die Begriffe "Heizstoff" und "Temperatur" durch einen logischen Teufelskreis verbunden sein, aber ansonsten war alles erstaunlich. Sogar praktische Schlussfolgerungen konnten gezogen werden: Um einen Körper zu erhitzen, muss man ihm Heizstoffe hinzufügen - im Vergleich zu dem, was er bereits hat. Und für eine solche Zugabe ist ein stärker erhitzter Körper erforderlich, da sonst der Heizstoff nicht übertragen wird. Scheinen! Auf der Grundlage dieser Ideen wurden funktionierende Wärmekraftmaschinen gebaut! Es wurde sogar das Prinzip der Unzerstörbarkeit von Brennmaterial formuliert, d. h. tatsächlich der Wärmeerhaltungssatz!

Natürlich fällt es uns heute leicht, über die Naivität dieser mittelalterlichen Macken zu sprechen. Heute wissen wir, dass Wärme eine der Energieformen ist und der Energieerhaltungssatz für keine dieser Formen gilt. Dieses Gesetz gilt für die Energie insgesamt – unter Berücksichtigung der Tatsache, dass einige Energieformen in andere umgewandelt werden können. Aber in dieser Zeit, als kalorische Materie als integraler Bestandteil des Universums angesehen wurde, führte das Prinzip ihrer Unzerstörbarkeit aufgrund des Anspruchs auf den universellen Geltungsbereich die Philosophen zu Ehrfurcht. Zur experimentellen Bestätigung dieses Prinzips - zwar nicht im universellen, aber im lokalen Maßstab - wurden diese Kästen mit doppeltem Boden, Kalorimeter genannt, erfunden und eingesetzt.

Erstaunlich: Im Zuge des wissenschaftlichen und technologischen Fortschritts wurde von mechanischen Stoppuhren zuerst auf Quarz, dann auf Atomuhren, von Erdmessbändern auf Laser-Entfernungsmesser und dann auf GPS-Empfänger umgestellt – und nur Kalorimeter drehten sich sich in Bezug auf die direkte Bestimmung thermischer Effekte als absolut unersetzlich herausgestellt. Bisher dienen Kalorimeter ihren Nutzern treu: Nutzer glauben an sie und meinen, mit ihrer Hilfe die Wahrheit zu kennen. Und im Mittelalter wurde für sie gebetet, vor dem bösen Blick geschützt und sogar mit Weihrauch geräuchert – was allerdings nicht viel half. Sehen Sie hier: Der untersuchte Prozess lief in einem Glas mit wärmeleitenden Wänden ab, das sich in einem großen Glas befand, das mit einer Puffersubstanz gefüllt war. Wurde während des zu untersuchenden Prozesses der Brennwert freigesetzt oder absorbiert, so erhöhte bzw. erniedrigte sich die Temperatur der Puffersubstanz. Der Messwert war in beiden Fällen die Temperaturdifferenz der Puffersubstanz vor und nach dem untersuchten Prozess – diese Differenz wurde mit einem Thermometer bestimmt. Voila! Es stimmt, eine kleine Schwierigkeit wurde schnell entdeckt. Die Messungen wurden mit dem gleichen Testverfahren, jedoch mit unterschiedlichen Puffersubstanzen, wiederholt. Und es stellte sich heraus, dass sich die gleichen Gewichte verschiedener Puffersubstanzen, die die gleiche Menge an Brennmaterial aufnehmen, unterschiedlich stark erhitzen. Ohne lange nachzudenken, führten die Meister der thermischen Angelegenheiten eine weitere Eigenschaft von Substanzen in die Wissenschaft ein - die Wärmekapazität. Das ist ganz einfach: Die Wärmekapazität ist für den heizwertreicheren Stoff größer, um sich bei sonst gleichen Bedingungen um die gleiche Gradzahl aufzuheizen. Warte warte! Um den thermischen Effekt nach der kalorimetrischen Methode zu bestimmen, ist es dann erforderlich, die Wärmekapazität der Puffersubstanz vorab zu kennen! Woher weißt du das? Auch auf diese Frage gaben die Hitzemeister ohne Anstrengung eine Antwort. Schnell erkannten sie, dass es sich bei ihren Boxen um Mehrzweckgeräte handelt, mit denen nicht nur thermische Effekte, sondern auch Wärmekapazitäten gemessen werden können. Denn wenn Sie die Temperaturdifferenz der Puffersubstanz messen und wissen, wie viel Wärme von ihr aufgenommen wird, dann ist die gewünschte Wärmekapazität auf Ihrem Silbertablett! Und so geschah es: Auf der Grundlage der Kenntnis der Wärmekapazitäten wurden thermische Wirkungen gemessen, und auf der Grundlage von Messungen der thermischen Wirkungen wurden Wärmekapazitäten erkannt. Und wenn jemand nicht aus Bosheit, sondern aus reiner Neugier fragt: "Was haben Sie zuerst gemessen - Wärme oder Wärmekapazität?" - dann wurde ihm in diesem Sinne geantwortet: "Hör zu, kluger Kerl, was war zuerst da - ein Huhn oder ein Ei?" - und der weise Kerl hat verstanden, dass er keine dummen Fragen stellen sollte.

Kurzum: Wenn man keine dummen Fragen stellt, dann war bei der kalorimetrischen Methode bis auf eine Nuance alles in Ordnung. Von Anfang an basierte diese Methode auf dem zentralen Postulat, dass heizbare Materie nur von stärker erhitzten zu weniger erhitzten Körpern fließen kann. Da hatte noch keiner an eine einfache Sache gedacht: Wenn dieses zentrale Postulat stimmt, dann gleichen sich mit der Zeit die Temperaturen aller Körper an – und, wie man sagt, Amen. Wenn jedoch jemand daran gedacht hätte, hätte man ihm vernünftigerweise widersprochen, dass Gottes Plan eine solche Dummheit nicht enthalten könne – und darüber hätten sich alle beruhigt.

Mit einem Wort, das Konzept der kalorischen Materie in der Wissenschaft ist angenehm aufgewärmt. Daher passte unser Lomonosov mit seiner rustikalen Schlichtheit nicht in diese Idylle. Schließlich hielt er sich nicht an bestimmte Konzepte, er recherchierte sie – und bot im Gegenzug adäquatere an. In „Reflexionen über die Ursache von Wärme und Kälte“(1744) formulierte Lomonosov klar die Ursache der Wärme – nämlich „der Körperpartikel“. Übrigens hat er sofort eine phänomenale Schlussfolgerung gezogen: "". Heute wird ein höher wissenschaftlicher Begriff verwendet - "absolute Nulltemperatur", aber der Name Lomonosov wird nicht erwähnt. Immerhin hatte er die Unvorsichtigkeit, den Begriff der kalorischen Materie zu zerstören! Also schrieb er, dass die Philosophen nicht zeigten - "". „“Hätten die Philosophen damals die Methoden der Quantenmechanik verwendet, wären sie auf eine Art „Reduktion der thermischen Funktion“gekommen. Obwohl es bei allem "mittelalterlichen Obskurantismus" als unanständig galt, war es so offen idiotisch - es wurde erst im 20. Jahrhundert alltäglich. Es gab noch eine lange Wartezeit … Und Lomonosov sortierte die folgende Wahnvorstellung aus - über das Gewicht der "kalorischen Materie". "". Leider hat der bekannte Robert Boyle etwas falsch gemacht: Wenn das Metall geröstet wird, bildet sich Kalk darauf und das Gewicht der Probe nimmt zu - aber aufgrund der zugesetzten Substanz als Folge der oxidativen Reaktion. "", Darüber hinaus, "". Aber Lomonosov hat auch "" kontrolliert.

Verglichen mit diesen niederschmetternden Argumenten war die ganze Lehre vom Brennwert ein kindisches Geschwätz – selbst Lehrlinge in chemischen Laboratorien verstanden dies. Aber die akademischen Meister erkannten Lomonosovs Richtigkeit nicht an - sie hielten klugerweise ein Todesschweigen. „In dem Fall haben wir nichts auszusetzen“, dachten sie. "Aber es kann nicht sein, dass wir alle Dummköpfe sind, und er allein ist ein Genie." Darüber hinaus kam dieser Gedanke wie besessen von allen akademischen Köpfen. Obwohl sich die Akademiker nicht einigen konnten, manifestierte sich dies nach außen als eine Hundert-Dollar-Weltverschwörung. Und sie waren alle die ehrlichsten und edelsten Leute. Was die Auswahl angeht - jeder ist ehrlicher und edler. Ein Ehrlicher fuhr auf einen Ehrlichen und fuhr einen Edlen.

Nehmen Sie Euler, der als Freund von Lomonosov galt. Als die Pariser Akademie der Wissenschaften einen Wettbewerb für die beste Arbeit über die Natur der Wärme ausschrieb, gewann sie den Wettbewerb und erhielt den Euler-Preis, der in der vorgelegten Arbeit schrieb: "" (1752). Aber dieser Euler-Fall war eine Ausnahme. Der Rest der "Ehrlichen und Edlen" schwieg und wartete geduldig auf den Tod von Lomonosov (1765). Und erst danach, nachdem sie weitere sieben Jahre gewartet hatten, um treu zu sein, begannen sie wieder mit ihrer Drehleier in Sachen Brennwert. Sehen Sie, es war unmöglich, Lomonosov Recht zu geben. Wenn er nun irgendeine Kleinigkeit getan hätte - zum Beispiel die Wahnvorstellungen des gleichen Boyle aufgedeckt, und das war's -, dann würde Lomonosovs Gesetz jetzt in Lehrbüchern stehen, ebenso wie das Boyle-Mariotte-Gesetz. Und Lomonosov ließ sich hinreißen und schaufelte die ganze Wissenschaft dieser Zeit. Stimmen Sie zu, schreiben Sie nicht in Lehrbüchern "das erste Gesetz von Lomonosov", "das zweite Gesetz von Lomonosov" usw. - wenn die Punktzahl viele Zehner ist! Die Schüler werden verwirrt sein! Deshalb gingen neue experimentelle Tatsachen, die im Sinne der Brennstoffmasse interpretiert werden könnten, mit einem Knall vorbei.

Und es gibt einige Fakten. Damals hatten Naturforscher eine Mode: sie mischten kaltes Wasser und heißes Wasser mit dieser und dieser Menge - und ermittelten die resultierende Temperatur der Mischung. Die Erfahrung bestätigte Richmans Formel: Der Temperaturwert war ein gewichteter Mittelwert - im Einzelfall bei gleicher Menge an kaltem und heißem Wasser der arithmetische Mittelwert. Und so: Der Chemiker Black und dann auch der Chemiker Wilke begannen, die Richmann-Formel für den Fall zu überprüfen, heißes Wasser nicht mit kaltem, sondern mit Eis zu mischen - und entschieden, dass am Schmelzpunkt "dieses Eis, dieses Wasser" ist ein Mist“. Das Ergebnis ist - heute kann man mit Sicherheit sagen - absolut überwältigend geworden. Die endgültige Wassertemperatur für den Fall anfänglicher gleicher Eisgewichte bei 0^ÖC und Wasser bei 70^ÖEs stellte sich heraus, dass C weit vom arithmetischen Mittel entfernt war - es war gleich 0^ÖS. Überwältigend? Und dann! Die Köpfe waren so dunkel, dass sie sich begeistert dem Konzept der "Latentwärme des schmelzenden Eises" hingaben. Nach diesem Konzept reicht es zum Schmelzen des Eises nicht aus, es auf die Schmelztemperatur zu erhitzen, was es erfordert, ihm entsprechend seiner Wärmekapazität eine gewisse Menge an Brennmaterial zuzuführen - es wird auch notwendig, um eine zusätzliche große Menge an Brennmaterial in das Eis zu schleudern, das zum Schmelzen selbst geht. Während des Schmelzens ändert sich die Temperatur des Eises zwar nicht und Thermometer reagieren nicht auf diesen zusätzlichen Heizstoff - deshalb wird die Schmelzwärme "latent" genannt. Alles ist durchdacht! Und vor allem die Erfahrung bestätigt: Wo, sagt man, die Wasserwärmeversorgung bei 70 ° C geht^ÖC, wenn nicht schmelzendes Eis ?! So haben wir den Zahlenwert seiner latenten Schmelzwärme gefunden. Akademiker weinten vor Freude – und verschlossen die Augen vor der Tatsache, dass die Logik von Black und Wilke unter der unabdingbaren Vorannahme funktioniert: Die Wärmemenge in der Natur bleibt erhalten. Mit dieser wahnhaften Annahme bestätigten die Ergebnisse von Black und Wilke tatsächlich das Vorhandensein von kalorischer Materie. Alles begann wieder von vorne. Die Bemühungen von Lomonosov waren jedoch nicht umsonst: Dem vorliegenden Brennmaterial wurde eine so spezifische Eigenschaft wie das Fehlen von Gewicht zugeschrieben - ansonsten war es tatsächlich lustig. Und sie setzten statt kalorischer Materie eine schwerelose kalorische Flüssigkeit frei, für die sie einen treffenden Namen wählten: kalorisch. Und sie wurden immer schöner als zuvor.

Warum sprechen wir so ausführlich darüber? Denn es ist nützlich zu wissen, wie dieses Spiel um die latente Wärme von Aggregattransformationen in der Physik entstanden ist – was immer noch als wissenschaftliche Wahrheit gilt. Zur „Wissenschaftlichkeit“dieser „Wahrheit“müssen wir noch ein paar Worte verlieren.

Stellen Sie sich vor: Das innere Glas des Kalorimeters enthält Wasser und Eis - im thermischen Gleichgewicht miteinander und mit einer Puffersubstanz. Ein vernachlässigbarer Temperaturanstieg, bis zum sog. Liquiduspunkte - und das Phasengleichgewicht zwischen Eis und Wasser wird verletzt: Das Eis beginnt zu schmelzen. Woher kommt die Hitze für dieses Schmelzen? Aus einer Puffersubstanz, oder was? Aber dann sinkt seine Temperatur und der Wärmefluss "zum Schmelzen" hört auf. Tatsächlich schmilzt das gesamte Eis und die Temperatur bleibt am Liquiduspunkt. Skandal!

Vielleicht halten die Wissenschaftler von heute dieses Ergebnis für eine ärgerliche Ausnahme, denn in anderen Fällen, so heißt es, treffen sich die Enden perfekt - zum Beispiel bei der Berechnung der Wärmebilanz des Tau-Ceti-Sterns. Nein, ihr Lieben, mit einer "Ausnahme" kommt ihr hier nicht davon. Die Eisbildung in offenen Gewässern sollte Ihrer Meinung nach auch von einem thermischen Effekt begleitet sein – erst jetzt soll die gleiche „Fusionswärme“freigesetzt werden. Sie, meine Lieben, haben sich die Mühe gemacht, herauszufinden - zu welchen Ergebnissen sollte dies führen? Eis wächst von unten, und die Wärmeleitfähigkeit von Eis ist um zwei Größenordnungen schlechter als die von Wasser. Daher sollte praktisch die gesamte "Fusionswärme" an das Wasser unter dem Eis abgegeben werden. Setzt man die Referenzwerte in die einfachste Wärmebilanzgleichung für den betrachteten Fall ein, so zeigt sich, dass die Bildung einer 1 mm Eisschicht eine Erwärmung einer angrenzenden 1 mm Wasserschicht um 70 Grad (und a 0,5 mm Wasserschicht - bis zu 140 Grad; jedoch schon bei 100^ÖEs würde anfangen zu kochen). Wie gefällt euch dieses Ergebnis, ihr Lieben? Vielleicht werden Sie sagen, dass wir die thermische Durchmischung von Wasser nicht umsonst berücksichtigt haben? Tatsächlich im Bereich von 0^Ö bis zu 4^ÖC, wärmeres Wasser sinkt und kälteres Wasser steigt. Was für ein! Aber selbst unter den Bedingungen eines solchen Mischens wäre das Wasser oben wärmer als unten, wenn sich eine Wärmequelle auf der Wasseroberfläche befinden würde. Tatsächlich sieht das typische arktische Temperaturprofil im Wasser unter dem Eis wie folgt aus: Wasser in Kontakt mit Eis hat eine Temperatur nahe dem Gefrierpunkt, und mit zunehmender Tiefe (innerhalb einer bestimmten Schicht) steigt die Temperatur. Dies ist ein offensichtlicher Beweis: Es gibt keinen Wärmefluss von Eis ins Wasser, auch nicht von wachsendem Eis. Ozeanologen haben dies schon vor langer Zeit erkannt, also haben sie einen solchen Narren erfunden: "". Was diese Wärme als nächstes tut, die auf regionaler Ebene in Billionen Kilokalorien berechnet wird - Ozeanologen interessiert es nicht mehr; lassen Sie die Atmosphäreningenieure mit dieser Wärme weiter umgehen. Man könnte meinen, Ozeanologen wüssten nicht, dass die Wärmeleitfähigkeit von Eis um zwei Größenordnungen schlechter ist als die von Wasser. Wohin, fragt man sich, gehen die Arktisexpeditionen immer wieder hin, und was machen die Hydrologen dort zusammen mit den Meteorologen – schneiden sie Eisskulpturen aus oder was?

Und Sie müssen nicht in die Arktis stapfen, um sicherzustellen, dass beim Gefrieren des Wassers keine Wärme freigesetzt wird. Im Fernsehen zeigte MythBusters eine höchst reproduzierbare Erfahrung. Eine Flasche unterkühltes Flüssigbier wird ordentlich aus dem Kühlschrank genommen. Sie stochern in dieser Flasche - und das Bier darin gefriert in wenigen Sekunden zu Eisflocken. Und die Flasche bleibt kalt … Dieses Erlebnis hat eine enorme Popularisierungskraft. Stichworte: „warm, kalt, Flasche, Bier“– alles sehr verständlich. Auch für die Akademiker von heute.

Stellen Sie sich vor, wie schwer es für diese Akademiker ist: Da es keine "latente Fusionswärme" gibt, müssen Sie nicht nur die Physik für die siebte Klasse neu schreiben, sondern auch Ausreden finden - wie einige mittelalterliche Chemiker Black und Wilke sie ausgetrickst haben. Und wie kann man sich rechtfertigen, wenn Akademiker das Geheimnis dieses Tricks immer noch nicht verstehen? Okay, zeigen wir es dir. Das Geheimnis ist, dass Eis bei 0^Ö, nach dem Mischen mit heißem Wasser erhöht es seine Temperatur nicht: es schmilzt bei einer konstanten Temperatur. Und bis es vollständig schmilzt, ist es eine Quelle der Kühlung: Das damit in Kontakt kommende Wasser, das zuerst heiß war, wird warm, dann kühl, dann eisig … mit gleichen Ausgangsgewichten von Eis bei 0^ÖC und Wasser bei 70^ÖС, das gesamte resultierende Wasser ist bei 0^ÖC. Der Fall ist, wie Sie sehen können, einfach. Aber nein, sie verlangen eine Erklärung von uns - aber wo, sagen sie, war die Hitze, die das heiße Wasser hatte? Freunde, diese Frage wäre relevant, wenn das Wärmeerhaltungsgesetz in der Natur funktionieren würde. Aber thermische Energie bleibt nicht erhalten: Sie wird frei in andere Energieformen umgewandelt. Im Folgenden werden wir veranschaulichen, dass ein geschlossenes System durchaus in der Lage ist, seine Temperatur zu ändern – und zwar auf unterschiedliche Weise.

Und was eine solche aggregierte Umwandlung von Materie wie das Schmelzen angeht, ist es offensichtlich, dass sie keine "latente Wärme" benötigt. Erhitzen Sie die Probe bis zum Schmelzpunkt - und halten Sie ihn gegebenenfalls aufrecht - und die Probe schmilzt ohne Hilfe. Wer das Filmepos "Der Herr der Ringe" gesehen hat, erinnert sich wahrscheinlich an die letzten Sekunden des Rings der Allmacht. Es fiel in die Mündung des "feuerspeienden Berges" - und jetzt liegt es da, liegt … heizt auf, heizt auf … und endlich - ein Kompf! Und anstelle eines Rings - bereits Tröpfchen verbreiten. Diese Szene war für die Filmemacher sehr erfolgreich. Voller Realitätssinn!

(Ein Auszug mit Ring kann unter dem Link eingesehen werden:

Gold hat eine gute Wärmeleitfähigkeit und der Ring war winzig, sodass er sich sofort vollständig erwärmte. Und es wurde sofort im gesamten Volumen bis zum Schmelzpunkt erhitzt - sofort und geschmolzen, ohne unnötigen Wärmebedarf. Augenzeugen beim Erhitzen von Schrott, zum Beispiel Aluminium in Induktionsöfen, bezeugen übrigens: Es schmilzt nicht nach und nach, Tropfen für Tropfen - im Gegenteil, hervorstehende Bruchstücke beginnen zu schweben und sofort durch ihr gesamtes Volumen zu fließen. Im Fall von Eis ist das Fehlen unnötiger Wärmeanforderungen zum Schmelzen nicht offensichtlich, einfach weil die Wärmeleitfähigkeit von Eis viel schlechter ist als die von Metallen. Daher schmilzt das Eis nach und nach, Tropfen für Tropfen. Aber das Prinzip ist das gleiche: Was bis zum Schmelzpunkt erhitzt wird - dann sofort geschmolzen.

O. Kh. Derevensky

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