De ce pare metalul mai rece decât lemnul?
Iarna, bara de metal din parc pare de gheață, iar banca de lemn de lângă ea doar rece. Au aceeași temperatură. Pielea ta te minte puțin, și îți arăt cum.
Ce înseamnă „cald”
Particulele din care e făcut orice lucru nu stau niciodată pe loc. Tremură, se ciocnesc, se rotesc. Temperatura spune cât de tare se agită ele, în medie.
Cu cât particulele se agită mai tare, cu atât e mai cald. Când pui mâna pe ceva fierbinte, particulele lui le împing pe ale pielii tale, iar tu simți asta ca fierbințeală.
Dacă răcești ceva tot mai mult, particulele se mișcă tot mai puțin. La -273,15 grade Celsius ar avea cea mai mică mișcare posibilă. Mai rece nu se poate. Punctul ăsta se numește zero absolut.
Fizicienii folosesc scara Kelvin, care pornește chiar de la zero absolut: 0 K. Pe ea, apa îngheață la aproximativ 273 K. În laborator s-a ajuns la mai puțin de o miliardime de grad deasupra lui zero absolut, dar niciodată chiar la el.
Căldura călătorește
Temperatura e cât de agitate sunt particulele. Căldura e energia care trece de la ceva mai cald la ceva mai rece. Merge mereu în direcția asta, niciodată invers, de la sine.
Are trei drumuri. Prin atingere, numită conducție: o lingură pusă în ceai fierbinte se încălzește până la coadă. Prin curgere, numită convecție: aerul cald de lângă calorifer urcă, iar cel rece coboară. Prin radiație: căldura Soarelui ajunge la noi prin spațiul gol, sub formă de lumină pe care nu o vedem, numită infraroșu.
Geaca nu produce căldură. Ea doar ține căldura corpului tău înăuntru. Aerul prins între fibre sau între fulgi conduce căldura foarte greu, așa că pleacă mai încet din tine.
Păcăleala metalului
Metalul e un bun conductor de căldură. Când îl atingi, îți ia căldura din mână foarte repede. Lemnul e un conductor slab și o ia încet.
Pielea ta nu măsoară temperatura obiectului. Ea simte cât de repede pleacă sau vine căldura. De aceea metalul pare mai rece iarna. Și tot de aceea, vara, o bară de metal încinsă de soare pare mai fierbinte decât o bancă de lemn la fel de caldă.
Când se încălzesc, aproape toate materialele se dilată: particulele agitate ocupă mai mult loc. Turnul Eiffel, din fier, e vara cu câțiva centimetri mai înalt decât iarna, după unele estimări până la aproximativ 15.
De aceea podurile au rosturi, adică mici goluri care lasă loc metalului să se lungească. Șinele de tren se montează cu grijă din același motiv: fără loc de dilatare, s-ar putea îndoi în zilele foarte calde.
Fapt sau legendă?
„Geaca groasă te încălzește.”
„„Închide ușa, intră frigul!””
„Mai rece de -273,15 grade Celsius nu se poate.”
Experiment: cele trei boluri
Nu se știe încă
Unii oameni au observat că, în anumite condiții, apa caldă pusă la congelator îngheață înaintea celei reci. Fenomenul se numește efectul Mpemba, după un elev din Tanzania care l-a descris în anii 1960. Unele experimente îl găsesc, altele nu, iar cercetătorii nu s-au pus de acord nici dacă există cu adevărat, nici de ce ar apărea.
Testul lui Kokodel
- Hewitt P. G. Conceptual Physics. Pearson.
- Halliday D., Resnick R., Walker J. Fundamentals of Physics. Wiley.
- Mpemba E. B., Osborne D. G. Cool? Physics Education 4, 1969.
- Encyclopaedia Britannica. Absolute zero; Thermal expansion.