11. Теплота. Что это такое?

Прошли многие тысячи (и миллионы) лет с тех пор, когда наши предки научились пользоваться огнем. У костров они грелись, получая от них теплоту. Ho что такое теплота? Наука на этот вопрос до сих пор не может найти правильный ответ.

Первоначальная гипотеза природы теплоты основывалась, казалось бы, на очевидном факте: при нагревании тела его температура повышается, т.е. тело получает теплоту, а при остывании — теряет теплоту. Поэтому всякое тело представляет собой смесь вещества, из которого оно состоит, и теплоты. Чем больше в теле теплоты, тем выше его температура.

Гипотезу о том, что теплота является необычным веществом, способным проникать в любые тела и выходить из них, высказал в 1613 году Галилей. Тепловое вещество, которое назвали флогистон, не порождается и не уничтожается,, а только перераспределяется между телами. При горении и обжиге тела флогистон якобы теряют. Сначала (средина 19 в.) первый русский ученый-испытатель М.В. Ломоносов исключил флогистон из числа химических агентов, а затем французский химик Лавуазье А.Л., раскрыв роль кислорода в процессах горения, окисления и дыхания, окончательно опроверг теорию флогистона (1772-1777).

После этого теория флогистона преобразуется в теорию теплорода. Под теплородом понималась невесомая материя, присутствующая в каждом теле и являющаяся причиной тепловых явлений. Само слово «температура», в переводе с латинского, означает «смесь». Считалось, что термометр измеряет крепость смеси материального вещества и теплорода (подобно тому, как спиртометром измеряется крепость водки). Еще совсем недавно говорили — «градус теплоты» (а не температуры), а бронзу называли «температура меди и олова».

Гипотеза теплорода проста и понятна. Она почти два века господствовала в науке. Ho она ошибочна.

Точное взвешивание тела с разной температурой показало, что теплота невесома.

Одновременно с этой гипотезой существовала вторая гипотеза природы теплоты, которую высказал в 1620 году английский философ, родоначальник английского материализма Ф. Бэкон. С древних времен известен способ получения огня трением, а также то, что, например, удар молота по куску железа вызывает повышение в нем температуры. Бэкон из этих фактов сделал вывод, что при механических воздействиях на тело в нем можно увеличить количество теплоты, не беря ее от другого нагретого тела. Эта гипотеза в науке получила название механическая теория теплоты. По этой гипотезе теплота определялась скоростью движения мельчайших частиц в теле. В ней за теплоту принималась тепловая энергия тела, а в ее обосновании и развитии большую роль сыграл М.В. Ломоносов.

В современной физике «теплотой» называется процесс перехода энергии от одного тела к другому посредством теплообмена. Тепловая энергия складывается из энергии хаотического поступательного движения молекул, из энергии вращения молекул, а также из энергии колебания атомов в молекуле. Однако, данное определение тепловой энергии не дает ответа на вопрос: какие силы вызывают поступательное и вращательное движение молекул и колебание атомов в молекулах.

Приведенное выше определение теплоты является достаточно грубым и может быть в какой-то мере применено только для тел, имеющих молекулярное строение. Более того, тепловая энергия и теплота — не одно и тоже. Теплота далеко не равна тепловой энергии, которая определяется кинетической энергией хаотического теплового движения атомов и молекул тела. В качестве примера можно подсчитать количество энергии хаотического движения молекул перегретого водяного пара (тепловой энергии) в системе и сравнить ее с количеством теплоты, которое может выделиться из этой системы при ее охлаждении (сначала охладится пар, затем он конденсируется в капли воды, после этого вода остынет и превратится в лед). Окажется, что количество теплоты от перегретого пара можно получить больше, чем в нем содержится тепловой энергии.

Строго говоря, обе гипотезы неверны, так как теплота не является ни тепловым веществом (теплородом) и ни тепловой энергией. При коренном расхождении в обосновании природы теплоты обе гипотезы имеют одно сходство: должен существовать абсолютный нуль температуры (по первой гипотезе от тела должен быть отнят весь теплород, а по второй гипотезе — в теле должно прекратиться движения атомов и молекул).

Во всех телах и атомы, и молекулы находятся в, постоянном колебательном движении, энергия которых зависит от температуры тела. Чем выше температура тела, тем выше энергия колебательного движения атомов и молекул. В свою очередь, энергия колебательного движения атомов и молекул в телах находится в прямой зависимости от энергии колебательного движения их эфирных полей (длины волны, амплитуды колебания). Поэтому теплота должна определяться энергией колебаний эфитонов эфирного поля тела. Еще в средине 19 века немецкий физик Рудольф Клаузиус, один из основоположников термодинамики, лучистую теплоту рассматривал как колебательное движение эфира.

При нагревании тела повышается энергетика эфитонов его эфирного поля, что выражается в увеличении амплитуды их колебаний. А они, в свою очередь, «питают» энергетику электронов. Электроны,начинают занимать более «высокое» положение в электронном слое, что приводит как бы к «разбуханию» атомов и увеличению интервалов между их ядрами в твердом теле, т.е. к увеличению сторон кристаллической решетки и, соответственно, к расширению тел.

При достижении температуры тела некоторого значения tm связи в кристаллической решетке нарушаются и твердое тело плавится.

При понижении температуры тела снижаются частота и амплитуда колебаний эфирного поля, электронов и атомов. Энергия электронов уменьшается, и они опускаются в электронном слое на более низкий уровень. Одновременно атомы как бы «усыхают» в объеме, расстояние между ними уменьшается, размер тела сокращается, происходит кристаллизация вещества.

До какого же уровня можно понижать температуру тела? Теоретически ее можно понижать до того уровня, при котором прекратится колебательное движение атомов, электронов и эфирного поля тела.

Температура покоя в условиях эксперимента недостижима, так как при ней должен произойти распад не только тела на атомы, но и атомов на элементарные частицы, а они, в свою очередь, распадутся на эфитоны. Чем выше энергетическое состояние эфирного поля тела, тем выше его температура. Передача теплоты от одного тела другому происходит в результате взаимодействия их эфирных полей: амплитуда колебаний эфирного поля у первого тела уменьшается, а у второго — увеличивается.

Отсюда следует, что теплота (температура) является мерой (показателем) энергетического состояния эфирного поля тела, его энергетической характеристикой, которая определяет амплитуду колебаний эфитонов.