Toplotvor
Minhen, 1798. Grof Ramford gleda kako se u arsenalu buše topovske cevi i postavlja računsko pitanje. Ako je toplota supstanca razlivena u metalu, njena zaliha je konačna, i bušenje će jednom prestati da greje. Uzima tupu burgiju, stavlja cev u sanduk s vodom i posle dva i po sata ima ključalu vodu. Menja vodu — opet ključa.
Toplotvor je bio bestežinska materija koju je Lavoazje uneo u svoju tablicu prostih supstanci. Verovalo se da teče od toplog ka hladnom i da se pri tom održava. Njegova količina merila se u kalorijama: kalorija zagreje gram vode za jedan stepen. Teorija je dala tačne tablice toplotnih kapaciteta, pa čak i Karnoovu teoriju toplotnih mašina. Ali Ramfordov ogled je pokazao da se toplota može dobijati bez kraja dokle god se vrši rad.
| Oznaka | caloric · calorique · mera cal |
| Kako se računalo | po masi otopljenog leda i zagrevanju vode · Q = c·m·ΔT |
| Šta se pretpostavljalo | održanje: koliko ode iz jednog tela, toliko stigne u drugo |
| Uvođenje i napuštanje | calorique — Lavoazje, 1789 · Ramfordov ogled — 1798 · mehanički ekvivalent — Džul, 1843—1850 |
| Današnji zapis | toplota je oblik energije, u džulima · 1 cal = 4,184 J · ISO 80000-5 |
| Tipične vrednosti | 79,7 cal — otopiti gram leda · 540 cal — ispariti gram vode · 2000 kcal — dnevni obrok |
01 · Definicija
Bestežinska tečnost toplote
Po sistemu s kraja 18. veka toplotvor se nalazi u telima i teče od toplih ka hladnim. Njegove čestice se međusobno odbijaju — zato se toplota širi, a tela se pri zagrevanju šire. Supstance primaju toplotvor različito: gvožđu treba deset puta manje nego vodi da se zagreje za jedan stepen.
Objašnjenje je dobila i Blekova latentna toplota: led koji se topi prima toplotvor, ali se ne zagreva, dakle toplotvor ulazi u vezanom obliku. Ceo račun sistema počivao je na jednoj pretpostavci — da se toplotvor održava. Upravo nju je trebalo napustiti. Formule toplotnog kapaciteta ostale su na snazi; samo se toplota sada računa kao energija.
Toplota na vagi, bez termometra
U sredini vreo uzorak u komori od leda; njegova boja zavisi od temperature. Tirkizno su led i voda od topljenja, koja se sliva u šolju dole — iz njene mase računa se toplota. Spoljni omotač je takođe od leda i štiti ogled od toplote sobe. Ćilibarske tačke su toplotvor kakvim su ga zamišljali: prelazi iz uzorka u led dok se uzorak ne ohladi do nule.
Kako je toplotvor sve objašnjavao — dok nisu počeli da buše
Ovde je toplotvor nacrtan kakvim su ga zamišljali: 260 ćilibarskih čestica bestežinske tečnosti. U prva tri ogleda njihov broj se ne menja; samo prelivaju, šire telo ili se skrivaju u ledu koji se topi. Prazni kružići su vezani toplotvor, tirkizni sloj je led. U četvrtom ogledu burgija rađa nove čestice, bele, ni iz čega — i račun prestaje da se slaže. Klizač vodi ogled; brojevi ispod scene računaju se u kalorijama, kao tada.
Cev koja se nije hladila
U sredini bušilica arsenala. Konji idu ukrug; njihov đeram preko velikog točka i zupčanika okreće bronzanu cev. Cev stoji u sanduku s vodom, a tupa burgija se upire u njen kanal. Lila je mehanički rad: prenos, vratilo, snaga konja. Ćilibar je toplota koja nastaje u tački trenja: čestice se dižu od burgije kroz vodu. Tirkiz je voda i njena temperatura. Desno ekran beleži zagrevanje vode, a ispod njega račun toplotvora. Po teoriji je zaliha toplotvora u cevi konačna. Traka pokazuje koliko je od te zalihe već trebalo da ode. Vreme teče 120 puta brže: sekunda je dva minuta. Ako 20 s ništa ne dirate, ogledi kreću sami.
—
02 · Pretvaranje
| {n} | {v} | {note} |
Kalorija ima nekoliko. Termohemijska je tačno 4,184 J, međunarodna 4,1868 J, petnaestostepena 4,1855 J. Razlika je u desetim delovima procenta. U preciznom radu navodi se vrsta kalorije — ili se, bolje, odmah pišu džuli.
Grami leda i ključale vode bili su mere tog doba: tako se toplota videla. Otopiti gram leda staje 79,7 cal, ispariti gram vode na 100 °C oko 540 cal. Para peče jače od ključale vode upravo zbog tih 540.
03 · Redovi veličina
04 · Merni instrumenti
05 · Pravila pisanja
06 · Susedne jedinice
Toplotvor je otišao, ali je ostavio nasledstvo. Karno je izveo granicu toplotnih mašina smatrajući da se toplotvor održava — i formula važi do danas. Rad i toplota pokazali su se kao jedna veličina, a iz odnosa toplote i temperature izrasla je entropija.
07 · Istorijski deo
Teorija toplotvora nije pokvarila nijedno merenje: kalorimetar je merio prenetu toplotu, a ne supstancu. Zato su tablice toplotnih kapaciteta Lavoazjea i Laplasa nadživele teoriju. Napuštena je samo pretpostavka o održanju; mera — kalorija — ostala je.
Kalorija se definisala preko vode i imala je nekoliko verzija: na 15 °C, srednja od 0 do 100 °C, međunarodna. Godine 1948. Generalna konferencija za tegove i mere preporučila je da se toplota izražava u džulima. Kalorija je ostala na pakovanjima hrane i u starim priručnicima.
Katalog veličina
ceo indeks →Sedam osnovnih jedinica SI
Kap kiseline menja boju soka, so boji plamen, voda se ledi od jednog kucanja. Ispod njih svi listovi Simetriuma, po oblastima i abecedno.
Otvori indeks →