counter?id=2204607;js=na Таяние льда, сопровождающееся его охлаждением
logo
logo

Конькобежцы хорошо знают, как быстро тает лед, когда ветер изменяет направление и теплый воздух дует над поверхностью льда. Путешествующие по арктическим странам часто добывают воду, ставя сосуд со льдом на огонь. Эти примеры показывают, что лед плавится, когда ему сообщают тепло. Но его можно расплавить и не затрачивая тепла, даже более того, при понижении его температуры. Каким же способом можно расплавить лед без тепла? Собственно говоря, и в этом случае плавление льда не обходится без тепла, но оно происходит без притока тепла извне. Для плавления всегда нужно тепло; но лед сам должен доставить его себе. Что лед может доставить тепло, это тоже на первый взгляд может показаться парадоксальным. Но несмотря на то, что лед холоден, все же он не совсем лишен тепла. Когда я утверждаю, что он холоден, то этим я говорю только, что в нем меньше тепла, чем в моем теле, и, конечно, не хочу этим сказать, что он совершенно лишен тепла.
Во всех знакомых нам предметах есть тепло; оно содержится и в тех телах, которые мы назовем холодными или прохладными, — конечно, в меньшем количестве, чем в тех, которые мы назовем теплыми или горячими. Для того чтобы сделать лед холоднее, необходимо поставить его в такие условия, чтобы он мог отдать часть своей теплоты. Но тепло есть вид энергии, который способен переходить в другие виды энергии. Тепло может переходить в свет, электричество, магнетизм; оно способно вызывать химические соединения и разложения, плавление, парообразование и механическое движение. Последнее имеет место в наших паровых машинах, которые представляют не что иное, как приспособление для превращения тепловой энергии в энергию движения. Таким образом, взять от тела тепло значит отнять у него энергию, т. е. заставить его производить некоторую работу. Отсюда мы можем усмотреть следующее: когда лед плавится, не получая извне тепла или другой какой-либо энергии, когда он, следовательно, отнимает необходимую для таяния энергию от самого себя, то в нем остается меньше энергии и эта потеря энергии может выразиться в потере тепла, т.е. в понижении температуры, измеряемой термометром.
Вопрос, следовательно, только в том, как же можно заставить лед таять без тепла? Для этого можно воспользоваться тем обстоятельством, что раствор соли замерзает не при 0°С, как обыкновенная вода, а почти при -18 "С. Можно, следовательно, понизить и точку замерзания воды, прибавив к ней соли, иными словами, смесь воды и соли не может находиться л твердом состоянии при температуре выше -18°С. Если поэтому мы смешаем воду в твердом состоянии, т.е. лед, при О °С с солью, то часть этой смеси должна обратиться в жидкость. А так как для этого необходима энергия, то на это затрачивается часть тепла взятой смеси.
Насколько сильно охлаждается смесь из льда и соли, видно из образования толстого слоя инея на поверхности стенок сосуда, в котором происходит смешение. Как это объяснить? На наружной поверхности сосуда, в котором находится лед при О °С или ледяная вода, часто можно заметить образование росы. Это влага окружающего воздуха. Сосуд, наполненный льдом, охладил воздух, который выделил вследствие этого часть своей влаги на стенках сосуда. Так как наша смесь льда и соли могла достигнуть температуры - 10 °С, то ясно, что пары воды, которые находятся в воздухе, могут осаждаться не в жидком состоянии, а прямо в виде тонких ледяных иголок, т.е. в виде инея.
Когда Фаренгейт произвел этот опыт (взяв нашатырь вместо поваренной соли) и открыл, какой сильный колод можно было вызвать этим соединением, то он решил, что получил самую низкую из всех возможных температур. Именно по этой причине он обозначил, на своей термометрической шкапе, эту температуру нулевой точкой, между тем как Цельсий обозначил 0° точку замерзания воды (таяния льда). Промежуток между точкой кипения и замерзания воды Фаренгейт разделил на 180 частей (градусов), а Цельсий только на 100 частей. По этой причине точка кипения на термометре Цельсия обозначена числом 100, а у Фаренгейта числом 212. Точка замерзания у Фаренгейта обозначена числом 32 .
Теперь мы знаем, что Фаренгейт ошибся, думая, что он получил самую низкую температуру. Так, в жидком воздухе мы имеем температуру -200 °С (= -344 °F), а жидкий и твердый водород еще холоднее. Все же температура -18 °С (— 0 °F) представляет довольно низкую температуру. Поэтому посыпание мостовых солью, для удаления льда и снега, является неудовлетворительным средством; этим, конечно, достигается, что лед тает при температуре ниже 0 °С. Но при этом лед расходует столько собственной теплоты, что ногам людей и лошадей становится чрезвычайно холодно.