CALDURA SI ENERGIA TERMICA

CALDURA SI ENERGIA TERMICA

Multa vreme, savantii s-au intrebat, fara succes asupra adevaratei "naturi a focului". Spre sfarsitul secolului al XVIII-lea , cativa cercetatori inventivi au imaginat o serie de experimente si teorii pentru a lamuri aceasta problema si a stabili relatia existenta intre caldura si temperatura. Apoi ei s-au straduit sa explice functionarea masinilor cu abur, care transformau energia termica in energie mecanica. Au descoperit atunci ca aceasta , caldura, este o marime "susceptibila, de crestere sau scadere". Astazi este bine cunoscuta legatura stransa care exista intre caldura si energia termica. In fizica se vorbeste despre caldura ca fiind un mod de propagare a energiei.

In ciuda aparentei sale simplitati si a caracterului evident pe care il au efectele sale, caldura a ramas o enigma a fizicii, in timp ce fenomenele aparent mult mai complicate au putut fi lamurite. Pana la mijlocul secolului al XIX-lea, caldura a fost considerata de multi drept substanta materiala, adaugata materiei propriu-zise; incalzirea unui corp indica un adaos suplimentar din aceasta substanta.

Rumford

Primul pas a fost facut de catre Rumford (1753-1814) la sfarsitul secolului al XVIII-lea. El si-a amintit de teoriile mai vechi ale lui Boyle si ale altora, potrivit carora, caldura este asociata cu vibratii ale unor particule. El a efectuat alte experimente care au aratat ca nu exista limite in producerea

caldurii si, in cele din urma a formulat cutezatoarea afirmatie : "Caldura este MISCARE"

Aceasta afirmatie este frecvent citata ca o dovada a marii perspicacitatii a lui Rumford. Dar ce fel de miscare este caldura? Cum se produce ea? Ce se intampla cu miscarea atunci cand un corp se raceste?

Caldura este o proprietate a materiei si nu ceva ce este adaugat din exterior. S-a dovedit mai tarziu ca aceasta este o forma de energie cinetica. Urmatorul pas necesar era acela de a stabili daca exista vreun raport cantitativ, dar inaintea unor asemenea investigatii, trebuiau adunate mai multe date, cunoscute proprietatile termice ale materiei si in special cu cat creste temperatura lor ca urmare a unui aport de caldura. Aceasta proprietate este denumita CALDURA SPECIFICA - respectiv cantitatea de caldura necesara pentru a ridica cu o unitate temperatura unei unitati de masa a unui anumit corp.

Joseph Black , un fizician si chimist franco-scotian, de la sfarsitul secolului al XVIII-lea a fost primul care a facut distinctia intre caldura si temperatura. Caldura reprezinta energia transmisa de la un corp la altul pe baza miscarii moleculelor ce alcatuiesc corpurile respective. Ori, intr-un corp oarecare, miscarea dezordonata a miliarde de molecule care il alcatuiesc , nu reprezinta nimic altceva decat energia sa termica. Ce este atunci temperatura? Este masura gradului de agitatie moleculara, adica masura energiei medii a moleculelor. Doi litri de apa clocotita contin de doua ori mai multa energie termica decat un litru de apa clocotita deoarece contin de doua ori mai multe molecule. Dar apa clocotita ramane la aceeasi temperatura, indiferent daca e vorba de unul sau de doi litri: energia medie a moleculelor de apa este aceeasi in cele 2 cazuri. Unitatea de masura a energiei si caldurii se numeste Joule (simbol J), a temperaturii este gradul Kelvin (simbol K) sau gradul Celsius (simbol C). Termometrele sunt instrumentele de masura.