სითბოს დაჭერა

2024 ავტორი: Seth Attwood | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2023-12-16 16:09

„დღეს ბავშვები სწორ იდეებს სითბოს შესახებ უკვე მეშვიდე კლასში სწავლობენ“.

(კრებულიდან "დიდი მეცნიერების ხუმრობები")

…მზით დამწვარი ყაზახური სტეპი. მცირე საექსპედიციო ჯგუფის მეცნიერები, რომლებიც ოფლს წმენდენ, აკვირდებიან საიგებს. ეს მეცნიერები ატარებენ პასუხისმგებელ სამეცნიერო კვლევას. მათ სურთ ექსპერიმენტულად დაადასტურონ აკადემიკოს ტიმირიაზევის სიტყვები: "".

ჩვენი მეცნიერების მეთოდოლოგია არსად არის მარტივი. ისინი აკონტროლებენ რამდენ ბალახს ჭამენ ცხოველები ბუნებრივ გარემოში. ამ საკვების კალორიული შემცველობა - ე.ი. სითბოს რაოდენობა, რომელიც გამოიყოფა კალორიმეტრში წვის დროს, უკვე ცნობილია მეცნიერებისთვის. რჩება მხოლოდ საიგას საკვებში შემავალი ამ "პოტენციური ენერგიის" ოდენობის შედარება იმ სამუშაოსთან, რომელსაც მისი კუნთები აწარმოებენ მისი სიცოცხლის განმავლობაში.

მაგრამ რაც უფრო მეტ ხანს აკვირდებოდნენ მეცნიერები, მით უფრო მეტად მელანქოლია ხდებოდნენ. ხედავთ, ეს საიგები რატომღაც არასწორი იყო. ისინი ცოტას ჭამდნენ - მათ რაციონში კალორიების რაოდენობა რამდენჯერმე ნაკლები აღმოჩნდა, ვიდრე მათი კუნთების ენერგიის მოხმარება. ცხიმის მარაგი არაფერ შუაშია - როგორია თქვენი ცხიმის მარაგი ზაფხულში? ყველაზე შეურაცხმყოფელი ის იყო, რომ საიგებმა გააუქმეს ყველა "მეცნიერულად დასაბუთებული ნორმა": მათი საკვების კალორიული შემცველობა აშკარად არ იყო საკმარისი სიცოცხლისთვის და საკმაოდ ხალისიანად გამოიყურებოდა… აი, მომხიბვლელი საიგა, რომელიც მეცნიერებს მოხდენილად უკრავს თვალს. აწევს კუდს და გამოყოფს განავლის კიდევ ერთ ჯგუფს. „ნახე, რას აკეთებს? - ერთმა დამკვირვებელმა წინააღმდეგობა ვერ გაუწია. - გვცინის, მცოცავი არსება! - „დამშვიდდი, კოლეგა! - უპასუხა მეორემ. - პირიქით, გვეუბნება: ექსპერიმენტი ბოლომდე არ მიგვიყვანია! ეს … თივამ ძროხაში გაიარა - ის, გამხმარი, ასევე იწვის! ადგილობრივები მას საწვავად იყენებენ!” - "გინდა თქვა, კოლეგა, რომ ამას… ესეც… კალორიული შემცველობა აქვს?" - „ზუსტად! და ჩვენ გავზომავთ მას!”

ადრე არ არის ნათქვამი. კალორიმეტრს არ სიამოვნებდა, როცა მასში განავალი დაწვეს - მაგრამ მეცნიერების გულისთვის მომიწია გაძლება. თუმცა, მკვლევარებმა კიდევ უფრო ნაკლებად გაერთეს, როდესაც დარწმუნდნენ, რომ განავლის კალორიული შემცველობა იგივეა, რაც ორიგინალური საკვების კალორიული შემცველობა. აღმოჩნდა, რომ ტიმირიაზევის "ორგანულ ნივთიერებებში შემავალი პოტენციური ენერგიის" დონეზე ცხოველი არა მხოლოდ მოიხმარს გაცილებით ნაკლებს, ვიდრე საჭიროა მისი კუნთების მუშაობისთვის, არამედ გამოყოფს იმდენს, რამდენსაც მოიხმარს. ანუ აბსოლუტურად არაფერი რჩება კუნთების მუშაობისთვის. ჩვენმა მეცნიერებმა კარგად იცოდნენ, რომ ასეთი კურიოზული დასკვნები არ იყო მათი მოხსენებებისთვის. ამიტომ მათ თმაზე ნაცარი დაასხურეს - იგივე დამწვარი განავალი - და ეს იყო დასასრული.

და ჯერჯერობით, სიტუაცია "საკვების კალორიულ შემცველობასთან" არის ერთგვარი hangover. თუ დიეტოლოგებს ჰკითხავთ, დღეში რამდენი კალორია უნდა მიიღოთ საკვებთან ერთად, რათა „ორ კვირაში დაიკლოთ წონაში გარანტირებული“, ისინი ყველაფერს დეტალურად აგიხსნით - მეტიც, იაფად მიიღებენ და თვალს არ დახამხამებენ.. მათი საქმე ასეთია… მაგრამ ჩვენ ვეკითხებით აკადემიკოსებს: საიდან მოდის ის კალორიები, რომლებსაც საიგები იყენებენ სიარულის, ღეჭვისა და კუდის ასაწევად? და აკადემიკოსებს ძალიან არ მოსწონთ ეს კითხვა. მტკივნეულად, ის მათთვის არასასიამოვნოა. მაქსიმუმი, რისი მიღწევაც შეგიძლიათ მათგან, არის მიმართვა იმისა, რომ ცოცხალი ორგანიზმები, მათი თქმით, ყველაზე რთული მაღალორგანიზებული სისტემებია და, შესაბამისად, ისინი, მათი თქმით, ჯერ არ არის საკმარისად შესწავლილი. ასე რომ, თქვენ, ბიძებო, ცოცხალი ორგანიზმების შესწავლის ფარგლებში, აინტერესებთ ზემოთ აღწერილი კალორიმეტრიული გაზომვების შედეგებს? ან გეშინია, რომ მოგიწევს გაწითლება, როცა ბავშვები დაგცინიან? აბა, აქ არის თქვენთვის დადასტურებული ხალხური საშუალება: ჭარხლის მუწუკი შეიზილეთ - თუ გაწითლდებით, არც ისე შესამჩნევი იქნება.

როგორ მოვიდნენ აკადემიკოსები ამ ცხოვრებაში? კარგი, მაშინაც კი, თუ ცოცხალი ორგანიზმები მათთვის ძალიან რთულია. მაგრამ უსულო სუბსტანციაში, რომელიც ექვემდებარება მხოლოდ ფიზიკურ და ქიმიურ კანონებს - არის თუ არა, რომ კალორიული კითხვები სრულიად გამჭვირვალე უნდა იყოს? ჩვენ არ ვსაუბრობთ იმ ფენომენებზე, რომლებიც გვხვდება ამაჩქარებლებსა და კოლაიდერებში.ეს არის ფენომენი, რომლის რეპროდუცირება ნებისმიერს შეუძლია საკუთარ სამზარეულოში. როგორც ჩანს, კოლოსალური პრაქტიკული გამოცდილება სითბოს შესახებ სრულიად მკაფიო იდეებად უნდა ჩამოყალიბებულიყო. მაგრამ ჩვენ გეტყვით, როგორ ჩამოყალიბდა ეს გამოცდილება.

ანტიკური ფილოსოფოსებიც კი სითბოს ბუნების საკითხში ორ ბანაკად იყოფდნენ. ზოგიერთი თვლიდა, რომ სითბო დამოუკიდებელი ნივთიერებაა; რაც უფრო მეტია სხეულში, მით უფრო თბილია. სხვები თვლიდნენ, რომ სითბო არის მატერიის თანდაყოლილი თვისების გამოვლინება: მატერიის მოცემულ მდგომარეობაში სხეული უფრო ცივი ან თბილია. შუა საუკუნეებში ამ ცნებებიდან პირველი დომინირებდა, რაც ადვილი ასახსნელია. მატერიის სტრუქტურის ცნებები ატომურ და მოლეკულურ დონეზე მაშინ სრულიად განუვითარებელი იყო - და, შესაბამისად, საიდუმლო იყო მატერიის ის თვისება, რომელიც შეიძლება პასუხისმგებელი იყოს სითბოზე. ფილოსოფოსები, აბსოლუტური უმრავლესობით, არ ცდილობდნენ ამ იდუმალი თვისების პოვნას - მაგრამ, ნახირის ინსტინქტის ხელმძღვანელობით, იცავდნენ სითბოს, როგორც „კალორიული მატერიის“მოხერხებულ კონცეფციას.

ოჰ, რა დაჟინებით ემორჩილებოდნენ მას - კრუნჩხვებს დაჭიმულ კუნთებში. გესმოდეთ: კალორიული მატერია, როგორც ეს იყო, გადადის ცხელი სხეულებიდან ცივში, როდესაც ისინი კონტაქტში არიან. რაც უფრო მეტი კალორიულია ორგანიზმში, მით უფრო მაღალია სხეულის ტემპერატურა. რა არის ტემპერატურა? და ეს მხოლოდ კალორიული ნივთიერების შემცველობის საზომია. თუ კალორიული ნივთიერება გადადის მარჯვნიდან მარცხნივ, მაშინ ტემპერატურა უფრო მაღალია მარჯვნივ. და პირიქით. თუ კალორიული ნივთიერება არ გადადის არც მარჯვნივ და არც მარცხნივ, მაშინ ტემპერატურა მარჯვნივ და მარცხნივ ერთნაირია. დაე, ცნებები "კალორიული მატერია" და "ტემპერატურა" აღმოჩნდეს ერთმანეთთან დაკავშირებული ლოგიკური მანკიერი წრით, მაგრამ სხვაგვარად ყველაფერი საოცარი იყო. პრაქტიკული დასკვნების გაკეთებაც კი შეიძლებოდა: სხეულის გასათბობად საჭიროა მას კალორიული ნივთიერების დამატება - იმასთან შედარებით, რაც უკვე აქვს. და ასეთი დანამატისთვის საჭიროა უფრო გახურებული სხეული, წინააღმდეგ შემთხვევაში კალორიული ნივთიერება არ გადავა. ბრწყინავს! ამ იდეების საფუძველზე დამზადდა სამუშაო სითბოს ძრავები! ჩამოყალიბდა კიდეც კალორიული ნივთიერების ურღვევობის პრინციპი, ანუ, ფაქტობრივად, სიცხის შენარჩუნების კანონი!

რა თქმა უნდა, დღეს ჩვენთვის ადვილია საუბარი ამ შუა საუკუნეების უცნაურობების გულუბრყვილობაზე. დღეს ჩვენ ვიცით, რომ სითბო ენერგიის ერთ-ერთი ფორმაა და ენერგიის შენარჩუნების კანონი არ მოქმედებს მის რომელიმე ფორმაზე. ეს კანონი მოქმედებს მთლიან ენერგიაზე - იმის გათვალისწინებით, რომ ენერგიის ზოგიერთი ფორმა შეიძლება გარდაიქმნას სხვებად. მაგრამ იმ ეპოქაში, როდესაც კალორიული მატერია სამყაროს განუყოფელ ნაწილად ითვლებოდა, მისი ურღვევობის პრინციპი, უნივერსალური მასშტაბის პრეტენზიების გამო, ფილოსოფოსებს შიშისკენ უბიძგებდა. ამ პრინციპის ექსპერიმენტული დადასტურებისთვის - მართალია, არა უნივერსალური, არამედ ადგილობრივი მასშტაბით - გამოიგონეს და გამოიყენეს ეს ორმაგი ფსკერის ყუთები, რომელსაც კალორიმეტრები უწოდებენ.

გასაოცარია: სამეცნიერო და ტექნოლოგიური პროგრესის დროს, მექანიკური წამზომებიდან, ისინი ჯერ გადავიდნენ კვარცზე, შემდეგ კი ატომურ საათებზე, დედამიწის საზომი ლენტებიდან ისინი გადავიდნენ ლაზერულ დიაპაზონზე, შემდეგ კი GPS მიმღებებზე - და მხოლოდ კალორიმეტრები ტრიალდნენ. თერმული ეფექტის პირდაპირი განსაზღვრის საკითხში აბსოლუტურად შეუცვლელია. აქამდე კალორიმეტრები ერთგულად ემსახურება მომხმარებლებს: მომხმარებლებს სჯერათ მათი და ფიქრობენ, რომ მათი დახმარებით იციან სიმართლე. შუა საუკუნეებში კი მათ ლოცულობდნენ, იცავდნენ ბოროტი თვალისგან და საკმეველსაც კი ასხამდნენ - რაც, თუმცა, დიდად არ უშველა. აი, შეხედეთ: შესწავლილი პროცესი მიმდინარეობდა შუშაში სითბოს გამტარი კედლებით, რომელიც იყო ბუფერული ნივთიერებით სავსე დიდი შუშის შიგნით. თუ შესწავლილი პროცესის დროს კალორიული ნივთიერება გამოიყოფა ან შეიწოვება, მაშინ ბუფერული ნივთიერების ტემპერატურა, შესაბამისად, გაიზარდა ან შემცირდა.გაზომილი მნიშვნელობა ორივე შემთხვევაში იყო ბუფერული ნივთიერების ტემპერატურული სხვაობა შესასწავლ პროცესამდე და მის შემდეგ - ეს განსხვავება განისაზღვრა თერმომეტრის გამოყენებით. ვოილა! მართალია, მცირე სირთულე სწრაფად აღმოაჩინეს. გაზომვები განმეორდა იგივე ტესტის პროცესით, მაგრამ სხვადასხვა ბუფერული ნივთიერებებით. და აღმოჩნდა, რომ სხვადასხვა ბუფერული ნივთიერებების ერთი და იგივე წონა, რომელიც იძენს იგივე რაოდენობის კალორიულ ნივთიერებას, თბება სხვადასხვა რაოდენობით. ორჯერ დაუფიქრებლად, თერმული საქმის ოსტატებმა მეცნიერებაში შეიტანეს ნივთიერებების კიდევ ერთი მახასიათებელი - სითბოს სიმძლავრე. ეს საკმაოდ მარტივია: სითბოს ტევადობა უფრო დიდია იმ ნივთიერებისთვის, რომელიც შეიცავს მეტ კალორიულ ნივთიერებას, რათა გაცხელდეს იმავე რაოდენობის გრადუსით, ყველა სხვა თანაბარი. Მოიცადე მოიცადე! შემდეგ კალორიმეტრიული მეთოდით თერმული ეფექტის დასადგენად საჭიროა წინასწარ იცოდეთ ბუფერული ნივთიერების თბოტევადობა! Საიდან იცი? სითბოს ოსტატებმა დაძაბვის გარეშე ამ კითხვაზეც გასცეს პასუხი. მათ სწრაფად გააცნობიერეს, რომ მათი ყუთები არის ორმაგი დანიშნულების მოწყობილობები, რომლებიც შესაფერისია არა მხოლოდ თერმული ეფექტების, არამედ სითბოს სიმძლავრის გასაზომად. ბოლოს და ბოლოს, თუ თქვენ გაზომავთ ბუფერული ნივთიერების ტემპერატურულ განსხვავებას და იცით მის მიერ შთანთქმული სითბოს წარმომქმნელი ნივთიერების რაოდენობა, მაშინ სასურველი სითბოს სიმძლავრე თქვენს ვერცხლის ლანგარზეა! ასეც მოხდა: თერმული ეფექტები გაზომილი იყო სითბოს სიმძლავრეების ცოდნის საფუძველზე, ხოლო სითბოს სიმძლავრეები აღიარებული იქნა თერმული ეფექტების გაზომვების საფუძველზე. და თუ ვინმემ არა ბოროტების გამო, არამედ მხოლოდ ცნობისმოყვარეობის გამო ჰკითხა: "რა გაზომე პირველად - სითბო თუ სითბოს სიმძლავრე?" - მერე ამ სულისკვეთებით უპასუხეს: - მისმინე, ჭკვიანო, რა მოვიდა პირველი - ქათამი თუ კვერცხი? - და გონიერი ბიჭი მიხვდა, რომ სულელური კითხვები არ უნდა დაესვა.

მოკლედ: თუ სულელურ კითხვებს არ სვამ, მაშინ კალორიმეტრულ მეთოდში ყველაფერი კარგად იყო, ერთი ნიუანსის გარდა. თავიდანვე, ეს მეთოდი ეფუძნებოდა ძირითად პოსტულატს, რომ კალორიულ მატერიას მხოლოდ უფრო გახურებული სხეულებიდან ნაკლებად გაცხელებულ სხეულებში შეუძლია გადინება. მაშინ არავის უფიქრია უბრალო რამეზე: თუ ეს საკვანძო პოსტულატი სწორია, მაშინ დროთა განმავლობაში ყველა სხეულის ტემპერატურა გათანაბრდება - და, როგორც ამბობენ, ამინ. თუმცა ვინმეს რომ მოეფიქრებინა, გონივრულად გააპროტესტებდნენ, რომ ღვთის გეგმა ასეთ სისულელეს ვერ შეიცავდა - და ამაზე ყველა დამშვიდდებოდა.

ერთი სიტყვით, მეცნიერებაში კალორიული მატერიის ცნება კომფორტულად თბება. მაშასადამე, ჩვენი ლომონოსოვი, თავისი სოფლის სიმარტივით, არ ჯდებოდა ამ იდილიაში. ის ხომ არ იცავდა გარკვეულ ცნებებს, იკვლევდა მათ - და სანაცვლოდ უფრო ადეკვატურს სთავაზობდა. ლომონოსოვმა ნათლად ჩამოაყალიბა სიცხის გამომწვევი მიზეზი - ეს არის სხეულის ნაწილაკების "რეფლექსია სიცხისა და სიცივის მიზეზზე" (1744). სხვათა შორის, მან მაშინვე გააკეთა ფენომენალური დასკვნა: "". დღეს გამოიყენება უფრო მაღალმეცნიერული ტერმინი - "აბსოლუტური ნულოვანი ტემპერატურა", მაგრამ ლომონოსოვის სახელი არ არის ნახსენები. ყოველივე ამის შემდეგ, მას ჰქონდა გაუფრთხილებლობა, გაენადგურებინა კალორიული მატერიის კონცეფცია! ასე რომ, მან დაწერა, რომ ფილოსოფოსები არ აჩვენებდნენ - "". მაშინ ფილოსოფოსები რომ გამოეყენებინათ კვანტური მექანიკის მეთოდები, ისინი მოიფიქრებდნენ რაიმე სახის „თერმული ფუნქციის შემცირებას“. მიუხედავად იმისა, რომ მთელი „შუასაუკუნეების ობსკურანტიზმის“მიუხედავად, ის უხამსად ითვლებოდა ასე გულწრფელად იდიოტურად - ეს ჩვეულებრივი გახდა მხოლოდ მეოცე საუკუნეში. ჯერ კიდევ დიდი ხნის ლოდინი იყო … და ლომონოსოვმა მოაგვარა შემდეგი ილუზია - "კალორიული მატერიის" წონის შესახებ. "". სამწუხაროდ, ცნობილმა რობერტ ბოილმა რაღაც დააშავა: როდესაც ლითონი იწვება, მასზე სასწორი წარმოიქმნება და ნიმუშის წონა იზრდება - ოღონდ ოქსიდაციური რეაქციის შედეგად დამატებული ნივთიერების გამო. "", უფრო მეტიც, "". მაგრამ ლომონოსოვმა ასევე გააკონტროლა "".

ამ დამღუპველ არგუმენტებთან შედარებით, კალორიული მატერიის მთელი დოქტრინა ბავშვური ბაბუა იყო - ქიმიურ ლაბორატორიებში შეგირდებმაც კი გაიგეს ეს.მაგრამ აკადემიურმა ოსტატებმა არ აღიარეს ლომონოსოვის სიმართლე - ბრძნულად შეინარჩუნეს სასიკვდილო დუმილი.”საქმეზე, ჩვენ არაფერი გვაქვს საკამათო”, - ჩათვალეს ისინი.”მაგრამ არ შეიძლება, რომ ჩვენ ყველანი სულელები ვართ და მხოლოდ ის არის გენიოსი.” უფრო მეტიც, ეს აზრი აკვიატებულად მოუვიდა ყველა აკადემიურ ხელმძღვანელს. მიუხედავად იმისა, რომ აკადემიკოსები შეთანხმებას ვერ მიაღწიეს, გარეგნულად ეს გამოიხატა, როგორც ას დოლარიანი მსოფლიო შეთქმულება. და ყველანი იყვნენ ყველაზე პატიოსანი და კეთილშობილი ხალხი. რაც შეეხება შერჩევას - ერთმანეთი უფრო პატიოსანი და კეთილშობილი არიან. პატიოსანმა პატიოსანზე დაძრა და კეთილშობილს.

ავიღოთ ეილერი, რომელიც ლომონოსოვის მეგობრად ითვლებოდა. როდესაც პარიზის მეცნიერებათა აკადემიამ გამოაცხადა კონკურსი საუკეთესო ნაშრომისთვის სითბოს ბუნებაზე, მან გაიმარჯვა კონკურსში და მიიღო ეილერის პრემია, რომელმაც წარმოდგენილ ნაშრომში დაწერა: „“(1752 წ.). მაგრამ ეილერის ეს შემთხვევა გამონაკლისი იყო. დანარჩენი "პატიოსანი და კეთილშობილი" გაჩუმდნენ და მოთმინებით ელოდნენ ლომონოსოვის სიკვდილს (1765 წ.). და მხოლოდ ამის შემდეგ, როცა კიდევ შვიდი წელი დაელოდნენ ერთგულებას, მათ კვლავ დაიწყეს თავდასხმა კალორიულ საკითხებზე. ხედავთ, შეუძლებელი იყო იმის აღიარება, რომ ლომონოსოვი მართალი იყო. ახლა, რაიმე წვრილმანი რომ გაეკეთებინა - მაგალითად, გამოეჩინა იგივე ბოილის ილუზიები და ეს არის - მაშინ ლომონოსოვის კანონი ახლა სახელმძღვანელოებში იქნებოდა, ისევე როგორც ბოილ-მარიოტის კანონი. და ლომონოსოვი გაიტაცა და მთელი იმდროინდელი მეცნიერება ნიჩბებით დაანარცხა. დამეთანხმებით, არ დაწეროთ სახელმძღვანელოებში "ლომონოსოვის პირველი კანონი", "ლომონოსოვის მეორე კანონი" და ა.შ. - როცა ანგარიში ბევრ ათეულს მიაღწევს! სტუდენტები დაიბნევიან! სწორედ ამიტომ, ახალმა ექსპერიმენტულმა ფაქტებმა, რომელთა ინტერპრეტაციაც შეიძლებოდა კალორიული მატერიის სულისკვეთებით, გავიდა.

და არის რამდენიმე ფაქტი. იმ დღეებში ნატურალისტებს ჰქონდათ მოდა: ამა თუ იმ რაოდენობის ცივი წყალი შეურიოთ ამა თუ იმ რაოდენობით ცხელ წყალს - და განსაზღვროთ ნარევის ტემპერატურა. გამოცდილებამ დაადასტურა რიჩმანის ფორმულა: ტემპერატურის მნიშვნელობა იყო საშუალო შეწონილი - კონკრეტულ შემთხვევაში, ცივი და ცხელი წყლის თანაბარი რაოდენობით, ეს იყო საშუალო არითმეტიკული. და ასე: ქიმიკოსმა ბლეკმა და შემდეგ ასევე ქიმიკოსმა უილკემ დაიწყეს რიჩმანის ფორმულის შემოწმება ცხელი წყლის არა ცივ წყალთან, არამედ ყინულთან შერევის შემთხვევისთვის - გადაწყვიტეს, რომ დნობის წერტილში „ეს ყინული, ეს წყალი. ერთი სისულელეა“. შედეგი გამოვიდა - დღეს დანამდვილებით შეიძლება ითქვას - აბსოლუტურად დამაფიქრებელი. წყლის საბოლოო ტემპერატურა ყინულის საწყისი თანაბარი წონის შემთხვევაში 0-ზე^ოC და წყალი 70-ზე^ოC აღმოჩნდა შორს არითმეტიკული საშუალოდან - აღმოჩნდა 0-ის ტოლი^ოS. გონებამახვილი? Და მერე! გონება იმდენად ბნელი იყო, რომ ისინი ენთუზიაზმით დათმობდნენ კონცეფციას "ყინულის დნობის ლატენტური სითბო". ამ კონცეფციის მიხედვით, ყინულის დნობისთვის საკმარისი არ არის მისი გაცხელება დნობის ტემპერატურამდე, რაც მოითხოვს გარკვეული რაოდენობის კალორიული ნივთიერების გადაცემას მისი სითბოს სიმძლავრის შესაბამისად - ასევე იქნება. აუცილებელია ყინულში დამატებითი დიდი რაოდენობით კალორიული ნივთიერების გადაადგილებისთვის, რომელიც თავად დნობამდე მიდის. მართალია, დნობის დროს ყინულის ტემპერატურა არ იცვლება და თერმომეტრები არ რეაგირებენ ამ დამატებით კალორიულ მატერიაზე - ამიტომაც დნობის სიცხეს უწოდებენ "ლატენტურ". ყველაფერი მოფიქრებულია! და რაც მთავარია, გამოცდილება ადასტურებს: სადაც, ამბობენ, წყლის სითბოს მიწოდება 70-ზე მიდის^ოგ, თუ არა ყინულის დნება?! ასე ვიპოვეთ მისი შერწყმის ლატენტური სითბოს რიცხვითი მნიშვნელობა. აკადემიკოსები სიხარულისგან ტიროდნენ - თვალები დახუჭეს იმ ფაქტზე, რომ ბლექისა და უილკის ლოგიკა მუშაობს შეუცვლელი წინასწარი ვარაუდით: ბუნებაში სითბოს რაოდენობა შენარჩუნებულია. ამ ბოდვითი ვარაუდით, ბლექისა და უილკის შედეგებმა ნამდვილად დაადასტურა კალორიული მატერიის არსებობა. ყველაფერი თავიდან დაიწყო. თუმცა, ლომონოსოვის ძალისხმევა არ იყო უშედეგო: ამჟამინდელი კალორიულობა მიეკუთვნებოდა ისეთ სპეციფიკურ თვისებას, როგორიცაა წონის არარსებობა - წინააღმდეგ შემთხვევაში, სინამდვილეში, ეს სასაცილო აღმოჩნდა. და მათ გამოუშვეს კალორიული ნივთიერების ნაცვლად უწონო კალორიული სითხე, რისთვისაც შესაფერისი სახელი აირჩიეს: კალორიული. და ისინი უფრო და უფრო ლამაზები გახდნენ, ვიდრე ადრე.

რატომ ვსაუბრობთ ამაზე ასე დეტალურად? რადგან სასარგებლოა ვიცოდეთ, როგორ გაჩნდა ეს თამაში აგრეგატების გარდაქმნების ლატენტურ სიცხეებზე ფიზიკაში - რაც დღემდე მეცნიერულ ჭეშმარიტებად ითვლება. ორიოდე სიტყვა მოგვიწევს ამ „სიმართლის“„მეცნიერულ ბუნებაზე“ვთქვათ.

წარმოიდგინეთ: კალორიმეტრის შიდა ჭიქა შეიცავს წყალს და ყინულს - ერთმანეთთან და ბუფერულ ნივთიერებასთან თერმულ წონასწორობაში. ტემპერატურის უმნიშვნელო მატება, ე.წ. liquidus points - და ირღვევა ფაზური წონასწორობა ყინულსა და წყალს შორის: ყინული დაიწყებს დნობას. საიდან მოდის სითბო ამ დნობისთვის? ბუფერული ნივთიერებიდან, ან რა? მაგრამ შემდეგ მისი ტემპერატურა დაეცემა და სითბოს ნაკადი "დნობისთვის" შეჩერდება. ფაქტობრივად, მთელი ყინული დნება და ტემპერატურა სითხის წერტილში დარჩება. სკანდალი!

შესაძლოა, დღევანდელი მეცნიერები ამ შედეგს რაღაც შემაწუხებელ გამონაკლისად თვლიან, რადგან სხვა შემთხვევებში, მათი თქმით, ბოლოები მშვენივრად ხვდება - მაგალითად, ტაუ-ცეტის ვარსკვლავის თერმული ბალანსის გაანგარიშებისას. არა, ძვირფასო, აქ „გამონაკლისით“არ ჩამოხვალთ. თქვენი აზრით, ღია წყლის ობიექტებში ყინულის წარმოქმნას ასევე უნდა ახლდეს თერმული ეფექტი - მხოლოდ ახლა უნდა განთავისუფლდეს იგივე "შერწყმის სითბო". თქვენ, ჩემო ძვირფასებო, გაგიჭირდათ გარკვევა - რა შედეგს უნდა მოჰყვეს ეს? ყინული იზრდება ქვემოდან და ყინულის თერმული კონდუქტომეტრული სიდიდე ორი რიგით უარესია, ვიდრე წყლისა. ამიტომ, პრაქტიკულად მთელი „შერწყმის სიცხე“უნდა გათავისუფლდეს წყალში ყინულის ქვეშ. თუ საცნობარო მნიშვნელობებს ჩავანაცვლებთ განსახილველ შემთხვევისთვის სითბოს ბალანსის უმარტივეს განტოლებაში, გამოდის, რომ ყინულის 1მმ ფენის წარმოქმნა გამოიწვევს წყლის მიმდებარე 1მმ ფენის გაცხელებას 70 გრადუსით (და 0,5 მმ წყლის ფენა - 140 გრადუსამდე, თუმცა უკვე 100-ზე^ოდაიწყებდა დუღილს). როგორ მოგწონთ ეს შედეგი ძვირფასო? იქნებ თქვათ, რომ ტყუილად არ გავითვალისწინეთ წყლის თერმული შერევა? მართლაც, 0-დან დიაპაზონში^ო 4-მდე^ოC, თბილი წყალი იძირება და ცივი წყალი ამოდის. Რა! მაგრამ, ასეთი შერევის პირობებშიც, წყლის ზედაპირზე რომ იყოს სითბოს წყარო, ზემოთ წყალი უფრო თბილი იქნებოდა, ვიდრე ქვემოთ. სინამდვილეში, ტიპიური არქტიკული ტემპერატურის პროფილი ყინულის ქვეშ წყალში ასეთია: ყინულთან კონტაქტში მყოფ წყალს აქვს ტემპერატურა გაყინვის წერტილთან ახლოს, ხოლო სიღრმის მატებასთან ერთად (გარკვეულ ფენაში), ტემპერატურა იზრდება. ეს აშკარა მტკიცებულებაა: ყინულიდან წყალში არ არის სითბოს ნაკადი, თუნდაც მზარდი ყინულისგან. ოკეანოლოგები ამას დიდი ხნის წინ მიხვდნენ, ამიტომ გამოიგონეს ასეთი სულელი: "". რას აკეთებს შემდეგ ეს სითბო, რომელიც გამოითვლება, რეგიონული მასშტაბით, ტრილიონ კილოკალორიაში - ოკეანოლოგებს აღარ აინტერესებთ; დაე, ატმოსფეროს ინჟინრებს კიდევ უფრო გაუმკლავდნენ ამ სითბოს. შეიძლება ვიფიქროთ, რომ ოკეანოლოგებმა არ იციან, რომ ყინულის თბოგამტარობა წყლისაზე ორი რიგით უარესია. საინტერესოა, სად მიდიან არქტიკული ექსპედიციები უსასრულოდ და რას აკეთებენ იქ ჰიდროლოგები მეტეოროლოგებთან ერთად - ჭრიან თუ არა ყინულის ქანდაკებებს?

და არ არის საჭირო არქტიკაზე გასეირნება, რათა დავრწმუნდეთ, რომ არ არის სითბოს გამოყოფა წყლის გაყინვისას. ტელევიზიით, MythBusters-მა აჩვენა უაღრესად რეპროდუცირებადი გამოცდილება. ზედმეტად გაცივებული თხევადი ლუდის ბოთლი კარგად არის ამოღებული მაცივრიდან. თქვენ ამ ბოთლს გადაუსვით - და მასში არსებული ლუდი რამდენიმე წამში იყინება ყინულის ფანტელებად. და ბოთლი ცივი რჩება… ამ გამოცდილებას აქვს უზარმაზარი პოპულარიზაციის ძალა. საკვანძო სიტყვები: "თბილი, ცივი, ბოთლი, ლუდი" - ყველაფერი ძალიან გასაგებია. თუნდაც დღევანდელი აკადემიკოსებისთვის.

წარმოიდგინეთ, რა ძნელია ამ აკადემიკოსებისთვის: რადგან არ არსებობს „შერწყმის ლატენტური სითბო“, თქვენ მოგიწევთ არა მხოლოდ გადაწეროთ ფიზიკა მეშვიდე კლასისთვის, არამედ გამართლებაც მოგიწევთ - როგორ მოატყუეს ისინი შუა საუკუნეების ზოგიერთმა ქიმიკოსმა ბლეკმა და უილკმა. და როგორ შეიძლება ადამიანმა საკუთარი თავის გამართლება, თუ აკადემიკოსებს ჯერ კიდევ არ ესმით ამ ხრიკის საიდუმლო? კარგი, მოდი გაჩვენოთ. საიდუმლო ის არის, რომ ყინული 0-ზეა^ო, ცხელ წყალში შერევის შემდეგ ტემპერატურას არ მატებს: მუდმივ ტემპერატურაზე დნება. და სანამ ის მთლიანად არ დნება, ის არის გაციების წყარო: მასთან შეხების წყალი, რომელიც ჯერ ცხელი იყო, ხდება თბილი, შემდეგ გრილი, შემდეგ ყინული… ყინულის თანაბარი საწყისი მასით 0-ზე.^ოC და წყალი 70-ზე^ოС, მთელი მიღებული წყალი იქნება 0-ზე^ოგ. საქმე, როგორც ხედავთ, მარტივია. ოღონდ არა, ჩვენგან ახსნა-განმარტებას ითხოვენ - მაგრამ, ამბობენ, სად იყო ის სიცხე, რაც ცხელ წყალს ჰქონდაო? მეგობრებო, ეს კითხვა აქტუალური იქნება, თუ სითბოს შენარჩუნების კანონი იმუშავებს ბუნებაში. მაგრამ თერმული ენერგია არ არის დაცული: ის თავისუფლად გარდაიქმნება ენერგიის სხვა ფორმებად. ქვემოთ ჩვენ ვაჩვენებთ, რომ დახურულ სისტემას საკმაოდ შეუძლია შეცვალოს მისი ტემპერატურა - და თუნდაც სხვადასხვა გზით.

ხოლო რაც შეეხება მატერიის ისეთ მთლიან ტრანსფორმაციას, როგორიცაა დნობა, აშკარაა, რომ მას არ სჭირდება რაიმე „ლატენტური სითბო“. გაათბეთ ნიმუში დნობის წერტილამდე - და საჭიროების შემთხვევაში შეინახეთ - და ნიმუში დნება დახმარების გარეშე. მათ, ვინც ფილმ ეპოსს „ბეჭდების მბრძანებელი“უყურა, ალბათ, ყოვლისშემძლე ბეჭდის ბოლო წამები ახსოვს. ჩავარდა „ცეცხლმოკიდებული მთის“პირში - ახლა კი იქ წევს, წევს… თბება, თბება… და ბოლოს - ჩომპალი! და ბეჭდის ნაცვლად - უკვე ავრცელებს წვეთებს. ეს სცენა კინორეჟისორებისთვის ძალიან წარმატებული აღმოჩნდა. რეალობის სრული განცდა!

(ნაწყვეტი ბეჭდით შეგიძლიათ იხილოთ ბმულზე:

ოქროს აქვს კარგი თბოგამტარობა და ბეჭედი იყო პაწაწინა, ამიტომ იგი მთლიანად თბებოდა ერთბაშად. და, მაშინვე მთელ მოცულობაში იგი გაცხელდა დნობის წერტილამდე - მაშინვე და დნება, ზედმეტი სითბოს მოთხოვნების გარეშე. სხვათა შორის, ჯართის გაცხელების თვითმხილველები, მაგალითად, ალუმინი ინდუქციურ ღუმელებში, მოწმობენ: ის არ დნება თანდათან, წვეთ-წვეთად - პირიქით, ამობურცული ფრაგმენტები იწყებენ ცურვას და დაუყოვნებლივ მიედინება მთელ მოცულობაში. ყინულის შემთხვევაში, დნობისთვის ზედმეტი სითბოს მოთხოვნის არარსებობა აშკარა არ არის მხოლოდ იმიტომ, რომ ყინულის თბოგამტარობა გაცილებით უარესია, ვიდრე ლითონების. ამიტომ ყინული თანდათან, წვეთ-წვეთად დნება. მაგრამ პრინციპი იგივეა: რაც თბება დნობის წერტილამდე - მაშინვე დნება.

ო.ხ დერევენსკი

წაიკითხეთ მთლიანად