Тепло и работа
Понятие энергии — основное понятие в физике.
Недавно мы говорили о том, что энергия проявляется в различных видах. Она может выступать в виде тепла, электрического тока, химической реакции и легче всего заметной механической работы.
Самый большой интерес физиков всегда вызывала механическая и тепловая энергия, а особенно последняя, которую можно преобразовать в механическую (например, в двигателях) и электрическую (на электростанциях) энергии. К счастью, тепловой энергии довольно много; она имеется в каждом теле, находящемся на Земле. Это и понятно, ведь то, что находится на Земле, имеет какую-то определенную температуру. Чем выше эта температура, тем теплее тело, то есть тем больше в нём имеется тепловой энергии.
Если температура тела слишком мала, молекулы тела, например, газа, как мы уже знаем, движутся медленно; если же температура велика, движение молекул значительно ускорено. Итак, чем медленнее движение молекул, тем ниже температура тела.
В связи с этим возникает очень интересный вопрос; возможно ли состояние полной неподвижности молекул? Из сказанного нами раньше вытекает, что для этого надо было бы сильно охладить тело, то есть довести его до такого состояния, при котором молекулы были бы неподвижны и имели бы скорость ноль любых единиц в секунду. Температура, при которой молекулы перестают двигаться, называется температурой абсолютного нуля. Это самая низкая температура, какую можно себе представить и какую можно измерить.
Как вы все, ребята, знаете при измерении температуры используется предложенная Цельсием шкала. Ноль градусов Цельсия соответствует температуре замерзания воды. Но при нуле градусов молекулы еще довольно быстро движутся, а многие жидкости вовсе и не замерзают. Только при абсолютном нуле, которому соответствует температура -273 °C, нет движения молекул, то есть любое тело лишено тепловой энергии.
Энергия может изменять свое состояние. Например, тепловая энергия может переходить в механическую и наоборот. В этом смысле она похожа на актера, который выступает ежедневно в различных ролях: то в роли короля, то в роли нищего и т. п.
Свойство перехода энергии из одного состояния в другое люди заметили давно и использовали уже в каменном веке, разжигая костры при помощи заточенной палки, которой они как бы сверлили доску.
Если палка была достаточно тонкой, а вращение быстрым, в месте трения выделялось много тепла. Палка загоралась. Механическая работа здесь превращалась в тепловую, а тепло в свою очередь зажигало палку, то есть начинался уже новый процесс превращения энергии.