Что такое холод

Что такое холод

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

Что такое холод

Холод

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».

Что такое холод

Галилео Галилей

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.

Что такое холод

Термоскоп Галилея

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.

Что такое холод 

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 00, а 100о соответствовало точке замерзания. Позже эту шкалу перевернули. И сейчас мы знаем, что при нормальных условиях вода закипает при 100оС, а лёд начинает плавиться при 0оС.

Что такое холод

Андерс Цельсий

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.

Что такое холод

Лорд Кельвин

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 оС. Температура кипения воды - 0 оС, или плюс 273,16 К.

На практике охладить тело до абсолютно нуля невозможно.

Охлаждение

Что такое холод

Охлаждение льдом

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.