O nazwie „ciep這” - kilka ch這dnych uwag

W j瞛yku potocznym u篡wa si okre郵e typu „jest mi ciep這”, lub „Krzysiek ma dzisiaj ciep貫 czo這 – pewnie b璠zie mia gor帷zk”. Tak si m闚i, my rozumiemy o co chodzi, a wi璚 jest dobrze, jednak warto wiedzie, 瞠 z "naukowe" poj璚ie "ciep豉" do tych okre郵e nie pasuje. A niestety, konflikty pomi璠zy u篡wanym potocznie poj璚iem ciep豉, a jego  fizycznym znaczeniem mog nieraz spowodowa kompletny m皻lik w rozumieniu zjawisk termodynamicznych.

  

W jakim sensie fizycy u篡waj s這wa „ciep這”?

Po pierwsze ciep這 to energia; czyli jest wyra瘸na w d簑lach i powstaje z innych jej form – np. z energii kinetycznej, j康rowej czy chemicznej.

Jednak tym co bardzo wyra幡ie odr騜nia poj璚ie ciep豉 od wi瘯szo軼i pozosta造ch rodzaj闚 energii (typu kinetyczna, lub potencjalna) jest fakt, 瞠 ciep豉 nie mo積a „mie”. Ciep這 „fizyczne” jest u篡wane wy陰cznie do opisu zjawisk przyp造wu energii. Inaczej m闚i帷 fizyk raczej nie powie, 瞠 kawa貫k metalu "ma" w sobie ciep這 (chyba, 瞠 porozumiewa si np. ze swoj babci na poziomie potocznym, niefizycznym), powie natomiast, 瞠 np. „przep造waj帷e ciep這 ogrza這 ten metal do temperatury 60蚓”.

bo tym co cia這 mo瞠 „mie” jest energia wewn皻rzna, a

ciep這 w sensie fizycznym mo積a wy陰cznie odda lub przyj望, ale nie mo積a go "mie"!

I tu dochodzimy do drugiej bardzo wa積ej sprawy:
Ciep這 jest to ta cz窷 energii, kt鏎a jest przekazywana mi璠zy cia豉mi. W momencie, gdy energia ju dotar豉, to nie m闚imy ju o cieple - teraz cia這 posiada energi wewn皻rzn..
 To jednak nie koniec wa積ych spraw i problem闚 zwi您anych z ciep貫m.

Istnieje jeszcze jedna bardzo wa積a cecha zwi您ana z omawian wielko軼i, a wi捫e si z mikroskopowym mechanizmem przekazu ciep豉::

Ciep這 jest t cz窷ci energii przekazywanej, kt鏎a zachodzi w wyniku zderze mi璠zy cz御teczkami cia.
To bardzo wa積y element, poniewa istnieje konkurencyjny wobec ciep豉 spos鏏 zmiany energii, kt鏎ego mechanizm jest inny.
W przypadku ciep豉 mamy do czynienia z przekazem na poziomie mikroskopowym, co oznacza, 瞠 odbywa si poza nasz mo磧iwo軼i obejrzenia go. Bo rzeczywisto嗆 jest taka, 瞠 cz御teczki i atomy, kt鏎e maj wielko嗆 miliony razy mniejsz ni 1 mm, poruszaj帷 si, wpadaj jedne na drugie, zmieniaj  kierunek ruchu, przekazuj sobie energi. Je郵i mocno rozp璠zana cz御teczka uderzy w jakiego cz御teczk-marudera, to nast徙i przekaz p璠u i cz御teczka uderzona zacznie porusza si z wi瘯sz pr璠ko軼i, a uderzaj帷a zwolni.
Oczywi軼ie opisany mechanizm odbywa si to niemal jednocze郾ie w odniesieniu do wielu miliard闚 cz御teczek, wi璚 ostatecznie ciep這 przep造wa od cia豉 o wy窺zej temperaturze, do cia豉 o temperaturze ni窺zej (ni窺za temperatura oznacza mniejsz energi kinetyczn cz御teczek).
 W tym kontek軼ie „ciep這” jest to ta cz窷 energii, kt鏎a „zmienia w豉軼iciela” – przechodzi od cz御teczek uderzaj帷ych do cz御teczek uderzanych podczas „obijania si”  o siebie ca貫j tej atomowo – cz御teczkowej chmary.

Troch wi璚ej na temat nomenklatury i s這wa "ciep這"

Fakt, 瞠 „ciep這” jest inaczej rozumiane potocznie, a inaczej przez fizyk闚, spowodowa pr鏏y innego nazywania tego poj璚ia. Najbardziej ciekawym tego przyk豉dem jest u篡ty przez Pana prof. Gintera termin „cieplny przep造w energii”. W podr璚zniku dla klasy VI szk馧 podstawowych by on konsekwentnie stosowany.
Jednak m鎩 stosunek do inicjatywy jest mieszany – z jednej strony dobrze, 瞠 w nazwie zaznacza si dynamiczny charakter zjawiska (s這wo „przep造w”) i fakt, 瞠 mamy do czynienia z „energi”. Wydaje si te, 瞠 taka zmiana nazwy mo瞠 nieco zmniejszy problemy z pocz徠kowym rozumieniem zjawisk cieplnych. Jednak s te wyra幡e negatywne strony takiego odej軼ia od tradycji w nazwach - 闚 rozwlek造 spos鏏 nazywania wielko軼i, kt鏎 wszyscy fizycy po staremu nazywaj „ciep貫m” powoduje, 瞠 ucze najpierw wch豉nia nazw wielko軼i po szkolnemu, a potem staje przed problemem wymiany jej na now. Poza tym trudno jest powiedzie, 瞠 do wody dop造n窸o „500 d簑li cieplnego przep造wu energii”, a tak od strony rachunkowej ciep這 jest traktowane. Ja osobi軼ie, raczej omawian wielko嗆 najcz窷ciej nazywam po staremu „ciep貫m”, ale jednocze郾ie staram si dok豉dnie wyt逝maczy jak t nazw rozumiem.

Ciep這 i praca jako formy przekazu energii, czyli pierwsza zasada termodynamiki

Wy瞠j napisa貫m, 瞠 poj璚ie ciep豉 odnosi si do przekazywania energii metod mikroskopow, czyli za pomoc zderze mi璠zy cz御teczkami. Skoro tak podkre郵ana jest ta metoda, to zapewne istnieje jaki konkurencyjny wobec niej spos鏏 zmiany energii wewn皻rznej cia豉. Jest nim praca.
Praca w uj璚iu termodynamicznym te dostarcza, lub ujmuje d簑li i te odnosi si do przekazu energii, a nie jej pobytu w ciele. R騜nica jest taka, 瞠 prac daje si zobaczy. O ile ruchu cz御teczek nie obserwujemy nawet przez mikroskopy, o tyle praca jest do zauwa瞠nia na ka盥ym kroku – poruszaj帷e si samochody wykonuj prac, wchodz帷y na schody ludzie – te. W豉軼iwie wi瘯szo嗆 obserwowanych przez nas ruch闚 wi捫e si z prac. Wyj徠kiem s jedynie ruchy zachodz帷e bez tarcia i bez zmiany warto軼i pr璠ko軼i.
Ale wracaj帷 do kwestii pracy. Przyk豉d闚 jej wp造wu na energi wewn皻rzn cia豉 (czyli najcz窷ciej po prostu temperatur) mo積a poda wiele: samoch鏚 po hamowaniu ma wyra幡ie cieplejsze opony, u篡wana przed chwil pi豉 jest nieraz tak rozgrzana, 瞠 nie mo積a jej dotkn望, pompka rowerowa staje si ciep豉 ju po kilku ruchach t這czka. Wszystkie te rozgrzania si cia zwi您ane s z tym, 瞠 praca wykonywana „nad cia貫m” (to takie troch dziwne okre郵enie stosowane przez fizyk闚) powoduje wzrost energii wewn皻rznej. Ostatecznie efekt jest taki sam, jak dostarczenie ciep豉 - cia這 ogrzewa si.

Fakt, 瞠 energi wewn皻rzn mo積a zmieni na dwa sposoby zosta uhonorowany tytu貫m prawa fizyki i nazywany jest pierwsz zasada termodynamiki. Tutaj sformu逝j j troch w nietypowy spos鏏:

Energi wewn皻rzn cia豉 mo積a zmienia na dwa sposoby:

niewidoczny dla oka – czyli poprzez dostarczenie ciep豉
i daj帷y si zaobserwowa makroskopowo - za pomoc pracy.

Ca趾owita zmiana energii wewn皻rznej jest sum wk豉d闚 pochodz帷ych od tych dw鏂h sposob闚.

U篡wa貫m tu s這wa „makroskopowo” i mikroskopowo, rozumiej帷 je jako przeciwie雟twa. Na sam koniec postaram si wyja郾i dok豉dniej jaka jest mi璠zy nimi r騜nica

Mikroskopowo nie oznacza tu, 瞠 zaraz musimy si璕a po wspomniany przyrz康 optyczny, raczej nale篡 rozumie to s這wo jako "co niewidocznego dla oka".
Z kolei makroskopowe s wszystkie obiekty znane nam z 篡cia g鏎y, rzeki, domy, samochody, krzes豉, a nawet mr闚ki, pch造 i ziarnka piasku, czyli takie obiekty, kt鏎e daj si dostrzec bez zaawansowanej aparatury.