Що таке холод з точки зору фізики?

Існує ряд дуже простих питань, відповіді на які здаються нам настільки очевидними, що видаються автоматично, без підключення розумового апарату.

Наприклад, всім, від малого до великого, відомо, що таке холод. З точки зору фізики відповідь буде далеко не простим, оскільки торкнеться основоположні поняття цієї науки.

Чи існує холод?

Багатьом з нас питання, чи існує взагалі холод, здасться безглуздим і безглуздим. Звичайно, холод існує, адже ви не раз його відчували і навіть відчували через нього дискомфорт. Але якщо подивитися уважніше, ми побачимо, що поняття холоду – це всього лише похідне від поняття тепла: коли тепла багато, ми відчуваємо жар, коли його недостатньо – відчуваємо холод.

Таким чином, з точки зору фізики, холоду об’єктивно не існує, це всього лише недостатня кількість тепла. Згідно з однією з легенд, популярних в світі вчених, вперше на цю проблему звернув увагу Альберт Ейнштейн, причому ще в той час, коли був студентом.

За допомогою власних відчуттів ми можемо визначати тепло і холод в досить вузькому діапазоні температур: все, що підігрітий вище 60-70 градусів Цельсія, буде для нас «дуже гарячим», а все, що має температуру нижче нуля за Цельсієм – «дуже холодним» .

Що кажуть підручники фізики?

Якщо відкрити підручник фізики, то саме це в ньому і написано: холод – це стан порівняно низьку температуру, яке виражається в суб’єктивному відчутті або порівнянні з більш теплим станом навколишнього середовища, предмета, субстанції. Тобто, кажучи простими словами, це недолік тепла. Насправді, якусь кількість тепла присутній практично завжди, але якщо воно нам здається недостатнім, то ми називаємо цей стан холодом.

У фізиці існує поняття абсолютного нуля, при якому речовини позбавлені теплової енергії. Абсолютний нуль відповідає -273,15 градусів Цельсія, і в природі він можливий лише в космічному вакуумі і при повній відсутності світла або інших випромінювань. У цьому стані хаотичний рух елементарних частинок, властиве всім без винятку речовин, повністю припиняється. Варто речовини, що знаходиться в стані повного спокою, отримати хоча б один квант теплової енергії, рух частинок поновлюється.

Чим вище температура нагріву речовини, тим активніше і енергійніше рухаються складові його частки. Як відомо, саме з цим пов’язаний процес випаровування: найбільш активні і рухливі молекули відриваються від основної маси і надалі переміщаються вже серед молекул повітря або іншого газу.

Якщо ж позбавити частки теплової енергії, вони стають значно менш рухливими. Зовні це виражається в випаданні крапель конденсату або намерзанні кристаликів інею на твердих поверхнях.

Охолодження – процес відбирання тепла

Щоб зробити який-небудь предмет холодним, треба всього лише відняти у нього тепло, передавши його надлишок іншого предмета або середовищі. Так, взимку досить поставити занадто гарячий чай на відкритий балкон, щоб через кілька хвилин він охолов, віддавши своє тепло навколишньому середовищу. Влітку ми, навпаки, охолоджуємо свій напій, кидаючи в стакан шматочки льоду, які поступово тануть, забираючи зайве тепло у соку або лимонаду.

За принципом відбирання надлишків тепла працюють всі сучасні холодильні установки. Вилучення теплової енергії відбувається за рахунок випаровування холодоагенту – спеціальної речовини, яка активно випаровується при низькій температурі. Атоми холодоагенту відбирають теплову енергію у повітря, що знаходиться в камері холодильника, а той, у свою чергу, охолоджує стінки камери і лежать на полицях продукти.

Отже, що ж таке холод?

Грунтуючись на вищеописаних прикладах, ми можемо впевнено стверджувати: з точки зору фізики холоду не існує. Те, що ми називаємо холодом – всього лише стан недостатнього, з нашої точки зору, тепла.

В цілому ж поняття «теплого» і «холодного» є нашими суб’єктивними відчуттями: всі предмети і середовища, нагріті вище температури нашого тіла, будуть здаватися нам теплими або гарячими, а все, що має більш низьку, ніж наша шкіра, температуру, здасться прохолодним або холодним.

...
ПОДІЛИТИСЯ:

Дивіться також:
Електромагнетизм