• Contribuție de Jeremy Tatum
  • Profesor emerit (fizică și astronomie) la Universitatea Victoria

De mult s-a înțeles că căldura este o formă de energie. Dar acest lucru nu a fost întotdeauna așa și într-adevăr nu a fost acceptat în general până la mijlocul secolului al XIX-lea. Înainte, căldura era tratată ca și cum ar fi un fel de „fluid imponderabil (fără greutate)” cunoscut sub numele de caloric, care putea curge dintr-un corp în altul. Este adevărat că, încă din 1799, Humphrey Davy a arătat că gheața poate fi topită doar prin frecarea a două bucăți, fără a fi nevoie de niciun „caloric” și, într-adevăr, acest lucru nu putea fi explicat prin teoria „calorică”. Davy a susținut - destul de corect - că fricțiunea dintre două corpuri trebuie să genereze „o mișcare sau o vibrație a corpusculilor corpurilor” și că observarea topirii gheții prin frecare singură a arătat că putem concluziona în mod rezonabil că această mișcare sau vibrație este căldură ”. De asemenea, cam în același timp, Benjamin Thompson, contele Rumford, a arătat că plictisirea tunului produce continuu căldură proporțional cu cantitatea de muncă efectuată în procesul de plictiseală și cantitatea de căldură care ar putea fi astfel produsă era aparent inepuizabilă. Din nou, acest lucru ar fi trebuit să sune la moartea teoriei calorice și, la fel ca Davy, Rumford a sugerat corect că căldura este o formă de mișcare.

calorii

În ciuda acestor dovezi și a argumentelor lui Davy și Rumford, abia la mijlocul secolului al XIX-lea a murit în cele din urmă teoria calorică și acesta a fost rezultatul celebrelor experimente ale lui James Prescott Joule pentru a determina echivalentul mecanic al căldurii.

Există unele întrebări dacă numele ar trebui pronunțat „jool” (a rima cu prost) sau „jowl” (a rima cu păsări). Joule provenea dintr-o familie de producători de bere din Manchester, în nordul Angliei. În accentul din nordul Angliei, „jowl” ar fi o pronunție preferată, în timp ce „jool” ar veni mai natural în sudul Angliei, deși majoritatea Mancunienilor moderni, ca și ceilalți dintre noi, spun în prezent „jool”. Incertitudinea pronunției este una veche și a fost folosită de fabrica de bere (care nu mai există) în vremea lui Joule ca slogan publicitar pentru bere. Îi sunt dator lui Dr. Graham McDonald de la Laboratorul Joule, Universitatea Salford, care a găsit sloganul publicitar propriu-zis al lui Joule’s Ales:

Pronunți că Joule’s rimează cu școlile, Joule’s rimează cu boluri sau Joule’s rimează cu Scowls? Indiferent cum îl numiți, de Joule’s, sau Joule’s, sau Joule’s. Este bine!

(Exercițiu: verificați acest lucru prin calcul sau prin măsurare, oricare dintre acestea vi se pare mai convenabil.)

Odată ce am acceptat că căldura nu este decât o formă de energie, nu ar trebui să mai fie nevoie de unități separate, iar joul va servi pentru ambele. Astfel, putem interpreta experimentul lui Joule nu atât ca determinarea „echivalentului mecanic al căldurii”, cât mai degrabă ca o măsurare a capacității specifice de căldură a apei.

„Caloriile” pe care nutriționiștii le cită atunci când vorbim despre puterea calorică a alimentelor, este de fapt kilocaloria și este uneori (dar nicidecum întotdeauna) scrisă Calorie, cu majuscule C. Cât de simplu ar fi toate dacă noi toți tocmai am folosit jouli!

Există încă o altă problemă asociată cu utilizarea continuă a „caloriilor”. Adică întâlnim deseori formule și ecuații în termodinamică în care apare un factor misterios „J”. De exemplu, există o ecuație bine cunoscută CP - CV = R/J. Aceasta leagă capacitățile specifice de căldură ale unui gaz ideal la presiune și volum constante cu constanta universală a gazului R. Se presupune că se înțelege în ecuația că CP și CV trebuie să fie exprimate în calorii, iar R să fie exprimat în jouli. Factorul de conversie dintre cele două unități, J, este echivalentul mecanic al căldurii sau numărul de jouli dintr-o calorie. Acest factor de conversie între unități nu va fi utilizat în aceste note, iar toate cantitățile de căldură care exprimă energia vor fi măsurate în aceleași unități, care vor fi în mod normal jouli. Ecuația citată mai sus va fi redată simplu ca CP - CV = R. (Litera J, nu cu caractere italice, va continua, desigur, să fie utilizată pentru a indica unitatea joul, dar nu J, cu caractere italice, pentru o conversie factor.)