Холод
А что вообще значит “температура”?

what-is-a-temperature-anyway

Ну что, делаем последнее небольшое ответвление в физику и разберемся, что вообще значит эта штука “температура”. Не напрягайтесь, физики на самом деле почти не будет, но будут очень ценные знания, которые когда-то перевернули мое восприятие мира.

Начнем с того, что “температуры” не существует. Это очередная абстракция, которая позволяет нам описать какие-то физические концепты. Что мы описываем в этот раз? Энергию! В частности, тепловую энергию.

Если температура только что закипевшей воды выше температуры кубика льда (одинакового изначального объема воды), это значит что закипевшая вода содержит больше тепловой энергии, чем лед. Логично, но снова-таки, что это значит, “содержать больше тепловой энергии”?

По законам термодинамики (обещаю, будет очень упрощенно и быстро), тепловая энергия передается в виде тепла, всегда от более горячего к более холодному. И передача энергии будет происходить до момента, пока сущности не достигнут температурного равновесия. Иными словами, пока что-то “горячее” и передача тепла возможна - тепло будет передаваться от горячего к холодному, пока температура не станет одинаковая.

А теперь вернемся к нашей закипевшей воде и кубику льда. Если бросить кубик льда в воду, лед быстро начнет получать тепловую энергию из окружившей его горячей воды, т.к. у льда этой энергии намного меньше. Как следствие, горячая вода начнет терять температуру и охлаждаться, а температура льда начнет расти и он будет таять. Через какое-то время у нас останется только вода равномерной температуры.

Ок, конечно же, перевернуло мой мир не это, а одна небольшая, но очень интересная деталь.

Давайте возьмем всего по одной молекуле из закипевшей воды и кубика льда. Обе будут одинаковыми молекулами воды, но также как и кипяток имеет больше тепловой энергии, чем лед, так и молекула горячей воды будет иметь больше энергии, чем молекула льда. И это будет… заметно.

Представьте себе танцпол с двумя людьми: один танцует очень вяленько, практически не двигаясь и лишь качая головой в такт музыке; А второй человек отрывается по полной - машет и руками, и ногами, и даже носится по всему танцполу. Последний, как мы бы сказали, намного энергичнее первого. Или же обладает большим количеством кинетической энергии…

Думаю, вы уже распознали связь двух молекул и двух танцующих людей. И действительно, молекулы, обладающие большей кинетической энергией, проявляют это вибрациями, вращением, и смещением.

А теперь еще лучше, если такая “энергичная” молекула врежется в “менее подвижную” молекулу, то произойдет передача энергии между ними. Первая потеряет немного энергии, а вторая приобретёт. Представьте, если бы тот активный танцор, совершая свои перемещения по танцполу, врезался в скромного танцора, и тем самым отдал бы немного энергии.

Это буквально происходит постоянно во всем мире вокруг нас - частицы носятся, врезаются друг в друга, и передают энергию. Тепло - это ничто иное, как просто передача кинетической энергии от одной частицы другой, часто путем банального “сталкивания лбами”. Именно так и выравнялась температура между кипятком и льдом - более быстрые молекулы горячей воды передавали свою энергию, врезаясь в медленные молекулы льда.

Так мы и измеряем температуру - ртуть в термометре либо получает тепло из окружения и расширяется (из-за подвижности - занимает больше места), либо же отдает тепло и падает. Но еще интереснее, если при этом передача энергии происходят с человеческим телом. Тогда мы ощущаем это как “горячо” или “холодно”, в зависимости от того, получили мы энергии или потеряли. Но это взаимодействие, а также его влияние на наш организм (и многое другое) мы обсудим уже в следующем посте.

P.S. Да, существуют и другие формы передачи тепла, но сегодня мы не сможем все покрыть.

Холод Гормезис. Немножко плохо - хорошо?
Холод Как почувствовать температуру?