Kalorik
Munich, 1798. Count Rumford anatazama mitutu ya mizinga ikitobolewa katika ghala la silaha, na anauliza swali la hesabu. Ikiwa joto ni dutu iliyoenea ndani ya chuma, akiba yake ina kikomo, na utoboaji siku moja utaacha kutoa joto. Anachukua keekee butu, anaweka mtutu katika sanduku la maji, na baada ya saa mbili na nusu maji yanachemka. Anabadilisha maji — yanachemka tena.
Kalorik ilikuwa maada isiyo na uzito ambayo Lavoisier aliiweka katika jedwali lake la dutu sahili. Iliaminika kwamba inatiririka kutoka kitu cha moto hadi cha baridi na inahifadhiwa njiani. Kiasi chake kilipimwa kwa kalori: kalori moja inapasha gramu moja ya maji digrii moja. Nadharia hii ilitoa majedwali sahihi ya uwezo wa joto, na hata nadharia ya injini za joto ya Carnot. Lakini jaribio la Rumford lilionyesha kwamba maadamu kazi inafanywa, joto linapatikana bila mwisho.
| Alama | caloric · calorique · kipimo cal |
| Jinsi walivyokokotoa | kwa uzito wa barafu iliyoyeyuka na kupata joto kwa maji · Q = c·m·ΔT |
| Kilichodhaniwa | uhifadhi: kiasi kilichotoka katika kitu kimoja ndicho kilichoingia katika kingine |
| Kuanzishwa na kuachwa | calorique — Lavoisier, 1789 · jaribio la Rumford — 1798 · sawa ya kimakanika — Joule, 1843—1850 |
| Uandishi wa leo | joto ni aina ya nishati, kwa jouli · 1 cal = 4.184 J · ISO 80000-5 |
| Thamani za kawaida | 79.7 cal — kuyeyusha gramu moja ya barafu · 540 cal — kuvukiza gramu moja ya maji · 2000 kcal — chakula cha siku moja |
01 · Ufafanuzi
Kiowevu kisicho na uzito cha joto
Kwa mfumo wa mwisho wa karne ya 18, kalorik imo ndani ya vitu na inatiririka kutoka vitu vya joto hadi vya baridi. Chembe zake zinasukumana — ndiyo maana joto husambaa na vitu hutanuka vinapopashwa. Dutu tofauti hubeba kalorik kwa viwango tofauti: chuma kinahitaji mara kumi chini ya maji ili kupata joto digrii moja.
Joto fiche la Black lilipata maelezo pia: barafu inayoyeyuka inapokea kalorik lakini haipati joto, kwa hiyo kalorik inaingia katika hali iliyofungwa. Hesabu yote ya mfumo ilisimama juu ya dhana moja — kwamba kalorik inahifadhiwa. Hiyo hasa ndiyo iliyobidi kuachwa. Fomula za uwezo wa joto zilibaki halali; ila sasa joto huhesabiwa kama nishati.
Joto juu ya mizani, bila kipimajoto
Katikati kuna sampuli ya moto ndani ya chumba cha barafu; rangi yake inategemea halijoto. Rangi ya samawati-kijani ni barafu na maji yaliyoyeyuka, yanayotiririka katika kikombe cha chini — joto hukokotolewa kutokana na uzito wa maji hayo. Ganda la nje pia ni barafu na linalinda jaribio dhidi ya joto la chumba. Nukta za kaharabu ni kalorik kama ilivyowaziwa: inahama kutoka sampuli kwenda barafu mpaka sampuli ipoe hadi sifuri.
Jinsi kalorik ilivyoeleza kila kitu — mpaka utoboaji ulipoanza
Hapa kalorik imechorwa kama ilivyowaziwa: chembe 260 za kaharabu za kiowevu kisicho na uzito. Katika majaribio matatu ya kwanza idadi yake haibadiliki; chembe zinatiririka tu kwenda kitu kingine, zinatanua kitu au zinajificha katika barafu inayoyeyuka. Duara tupu ni kalorik iliyofungwa, tabaka la samawati-kijani ni barafu. Katika jaribio la nne, keekee linazaa chembe mpya, nyeupe, kutoka utupu — na hesabu haiwiani tena. Kitelezi kinaendesha jaribio; namba chini ya mandhari zinahesabiwa kwa kalori kama zama zile.
Mtutu usiopoa
Katikati kuna mashine ya kutoboa ya ghala la silaha. Farasi wanatembea kwa mzunguko; kinu chao kinazungusha mtutu wa shaba nyekundu kupitia gurudumu kubwa na gia ndogo. Mtutu umesimama ndani ya sanduku la maji, na keekee butu linabana ndani ya tundu lake. Rangi ya zambarau hafifu ni kazi ya kimakanika: usafirishaji, ekseli, nguvu ya farasi. Kaharabu ni joto linalozaliwa kwenye sehemu ya msuguano: chembe zinapanda kutoka keekee kupitia maji. Samawati-kijani ni maji na halijoto yake. Kulia, skrini inarekodi maji yanavyopata joto, na chini yake hesabu ya kalorik. Kwa nadharia, akiba ya kalorik ndani ya mtutu ina kikomo. Upau unaonyesha kiasi cha akiba hiyo kilichopaswa kuwa kimekwisha. Muda unaenda mara 120 kwa kasi: sekunde moja ni dakika mbili. Usipogusa chochote kwa 20 s, majaribio huanza yenyewe.
—
02 · Kubadilisha
| {n} | {v} | {note} |
Kuna aina kadhaa za kalori. Kalori ya kithermokemia ni 4.184 J kamili, kalori ya kimataifa 4.1868 J, kalori ya digrii kumi na tano 4.1855 J. Tofauti ni sehemu za kumi za asilimia. Katika kazi makini aina ya kalori hutajwa — au bora zaidi, huandikwa moja kwa moja kwa jouli.
Gramu za barafu na maji yanayochemka zilikuwa vipimo vya zama hizo: hivyo ndivyo joto lilivyoonekana. Kuyeyusha gramu moja ya barafu kunahitaji 79.7 cal, kuvukiza gramu moja ya maji kwa 100 °C takriban 540 cal. Mvuke unaunguza zaidi ya maji yanayochemka hasa kwa sababu ya 540 hizo.
03 · Madaraja ya ukubwa
04 · Vifaa vya kupima
05 · Kanuni za kuandika
06 · Vipimo jirani
Kalorik imetoweka, lakini imeacha urithi. Carnot alipata kikomo cha injini za joto akichukulia kalorik kuwa inahifadhiwa — na fomula ni sahihi hadi leo. Kazi na joto zilibainika kuwa kiasi kimoja, na kutokana na uwiano wa joto kwa halijoto ikazaliwa entropia.
07 · Sehemu ya kihistoria
Nadharia ya kalorik haikuharibu kipimo hata kimoja: kalorimita ilipima joto lililohamishwa, si dutu. Kwa hiyo majedwali ya uwezo wa joto ya Lavoisier na Laplace yaliishi kuliko nadharia. Ni dhana ya uhifadhi tu iliyoachwa; kipimo — kalori — kilibaki.
Kalori ilifafanuliwa kupitia maji na ilikuwa na matoleo kadhaa: kwa 15 °C, wastani kutoka 0 hadi 100 °C, ya kimataifa. Mwaka 1948 Mkutano Mkuu wa Vipimo na Mizani ulipendekeza joto lionyeshwe kwa jouli. Kalori ilibaki kwenye vifurushi vya chakula na katika vitabu vya zamani vya rejea.
Orodha ya vipimo
faharasa nzima →Vizio saba vya msingi vya SI
Tone la asidi hubadilisha rangi ya juisi, chumvi hupaka mwali rangi, maji huganda kwa kugongwa mara moja. Chini yake kuna kurasa zote za Simetrium, kwa fani na kwa alfabeti.
Fungua faharasa →