Caloricul
München, 1798. Contele Rumford privește cum se găuresc țevi de tun în arsenal și își pune o întrebare de calcul. Dacă căldura este o substanță răspândită în metal, rezerva ei este finită, iar găurirea va înceta cândva să încălzească. Ia un burghiu tocit, pune țeava într-o ladă cu apă și după două ore și jumătate are apă clocotită. Schimbă apa — clocotește din nou.
Caloricul era o materie imponderabilă pe care Lavoisier a trecut-o în tabelul său de substanțe simple. Se credea că trece de la cald la rece și că se conservă. Cantitatea lui se măsura în calorii: o calorie încălzește un gram de apă cu un grad. Teoria a dat tabele corecte ale capacităților calorice și chiar teoria mașinilor termice a lui Carnot. Dar experimentul lui Rumford a arătat că se poate obține căldură fără sfârșit, atâta timp cât se efectuează lucru mecanic.
| Notație | caloric · calorique · măsură cal |
| Cum se calcula | după masa de gheață topită și încălzirea apei · Q = c·m·ΔT |
| Ce se presupunea | conservare: cât pleca dintr-un corp, atât ajungea în altul |
| Introducere și abandonare | calorique — Lavoisier, 1789 · experimentul lui Rumford — 1798 · echivalent mecanic — Joule, 1843—1850 |
| Notația de azi | căldura este o formă de energie, în jouli · 1 cal = 4,184 J · ISO 80000-5 |
| Valori tipice | 79,7 cal — a topi un gram de gheață · 540 cal — a evapora un gram de apă · 2000 kcal — rația zilnică |
01 · Definiție
Fluidul imponderabil al căldurii
În sistemul de la sfârșitul secolului al XVIII-lea, caloricul se află în corpuri și trece de la cele calde la cele reci. Particulele lui se resping între ele — de aceea căldura se răspândește, iar corpurile se dilată când sunt încălzite. Substanțele rețin caloricul diferit: fierului îi trebuie de zece ori mai puțin decât apei ca să se încălzească cu un grad.
Și căldura latentă a lui Black primea o explicație: gheața care se topește primește caloric, dar nu se încălzește, deci acesta intră sub formă legată. Tot calculul sistemului se sprijinea pe o ipoteză — că se conservă caloricul. Tocmai la ea a trebuit să se renunțe. Formulele capacității calorice au rămas valabile; doar că acum căldura se socotește energie.
Căldura pe cântar, fără termometru
În centru, o probă fierbinte într-o cameră de gheață; culoarea ei depinde de temperatură. Turcoaz sunt gheața și apa de topire, care se scurge în cupa de jos — din masa ei se socotește căldura. Și învelișul exterior este din gheață; el ferește experimentul de căldura camerei. Punctele de chihlimbar sunt caloricul, așa cum era închipuit: trece din probă în gheață până ce proba se răcește la zero.
Cum explica caloricul totul — până când s-a început găurirea
Aici caloricul este desenat așa cum era închipuit: 260 de particule de chihlimbar ale unui fluid imponderabil. În primele trei experimente numărul lor nu se schimbă; doar trec dintr-un corp în altul, dilată corpul sau se ascund în gheața care se topește. Cercurile goale sunt caloric legat, stratul turcoaz este gheață. În al patrulea, burghiul naște particule noi, albe, din nimic — și socoteala nu mai iese. Cursorul conduce experimentul; numerele de sub scenă sunt socotite în calorii, ca pe atunci.
Țeava care nu se răcea
În centru, mașina de găurit a arsenalului. Caii merg în cerc; manejul lor rotește, printr-o roată mare și un pinion, o țeavă de bronz. Țeava stă într-o ladă cu apă, iar un burghiu tocit apasă în canalul ei. Liliachiu este lucrul mecanic: transmisia, arborele, puterea cailor. Chihlimbar este căldura care se naște în punctul de frecare: particulele urcă de la burghiu prin apă. Turcoaz sunt apa și temperatura ei. În dreapta, un ecran înregistrează încălzirea apei, iar sub el socoteala caloricului. După teorie, rezerva de caloric a țevii este finită. Bara arată cât din această rezervă ar fi trebuit să plece deja. Timpul merge de 120 de ori mai repede: o secundă înseamnă două minute. Dacă nu atingeți nimic 20 s, experimentele pornesc singure.
—
02 · Conversie
| {n} | {v} | {note} |
Există mai multe calorii. Cea termochimică are exact 4,184 J, cea internațională 4,1868 J, cea de 15 grade 4,1855 J. Diferența este de zecimi de procent. Într-o lucrare exactă se precizează tipul caloriei — sau, mai bine, se scriu direct jouli.
Gramele de gheață și de apă clocotită erau măsurile acelei epoci: așa se vedea căldura. A topi un gram de gheață costă 79,7 cal, a evapora un gram de apă la 100 °C circa 540 cal. Aburul arde mai rău decât apa clocotită tocmai din cauza acestor 540.
03 · Ordine de mărime
04 · Instrumente de măsură
05 · Reguli de scriere
06 · Unități vecine
Caloricul a dispărut, dar a lăsat o moștenire. Carnot a dedus limita mașinilor termice considerând caloricul conservat — și formula este valabilă și azi. Lucrul mecanic și căldura s-au dovedit o singură mărime, iar din raportul dintre căldură și temperatură a crescut entropia.
07 · Secțiune istorică
Teoria caloricului n-a stricat nicio măsurătoare: calorimetrul măsura căldura transmisă, nu o substanță. De aceea tabelele capacităților calorice ale lui Lavoisier și Laplace au supraviețuit teoriei. S-a renunțat doar la ipoteza conservării; măsura — caloria — a rămas.
Caloria se definea prin apă și a avut mai multe versiuni: la 15 °C, medie de la 0 la 100 °C, internațională. În 1948, Conferința Generală de Măsuri și Greutăți a recomandat exprimarea căldurii în jouli. Caloria a rămas pe ambalajele alimentelor și în manualele vechi.
Catalogul mărimilor
tot indexul →Cele șapte unități fundamentale SI
O picătură de acid schimbă culoarea sucului, sarea colorează flacăra, apa îngheață la o lovitură. Sub ele, toate fișele Simetrium, pe discipline și în ordine alfabetică.
Deschide indexul →