Що ми відчуваємо? Частина I. Температура.
У нашому повсякденному житті ми часто використовуємо поняття "жарко" або "холодно", "тепло" або "прохолодно", Розуміючи під цими словами відчуття, викликані у нас температурою навколишнього середовища або якого-небудь предмета. Причому для кожної людини відчуття, викликані тією чи іншою температурою, можуть сильно відрізнятися. У цій статті ми спробуємо розібратися з тим, що ж представляє із себе температура як фізична величина в цілому, і як її сприймає людина, зокрема.
Що таке температура? У школі нас учили, що температура - це ступінь нагрівання тіла. Що, звичайно ж, правильно, але може допомогти хіба що людям, знайомим зі словом "нагрівання" і не знайомим зі словом "температура". Думаю, не помилюся, якщо припущу, що таких людей мало. Тому шкільне визначення малоінформативне, воно не дає уявлення про саму суть цієї фізичної величини. Але причепитися ні до чого. Все вірно.
З точки зору фізики, температура визначається швидкістю руху молекул в речовині. Тобто чим швидше рухаються молекули, тим вище температура тіла, що складається з них. І чим вище швидкість молекул, тим слабкіше вони притягують один одного. Це пояснює те, що вода, нагріта до кипіння, перетворюється на пару. Молекули води досягають такої швидкості, що долають силу тяжіння з боку інших молекул, і вириваються "на свободу". Якщо ж воду охолодити, то швидкість молекул зменшиться, вони будуть сильніше притягувати один одного, і вода кристалізується - перетвориться на лід.
Давайте розберемося з можливими значеннями температури. Чи існує мінімальна або максимальна температура? З мінімальною температурою справа йде простіше. Досить задуматися: є ж, напевно, у молекул якась швидкість, нижче якої вже просто нікуди, нульова швидкість? Виявляється, є. При такому стані молекули тільки коливаються біля стану рівноваги, практично залишаючись на одному місці. Температура в даному стані називається абсолютним нулем. Це -273 градуса Цельсія. За іншою шкалою температур - шкалою Кельвіна, ця температура приймається за 0 градусів. Саме тому дана температура і називається абсолютним нулем. Температури нижче абсолютного нуля не існує, оскільки швидкість молекул не може бути нижче нуля. Існують установки, які охолоджують речовина практично до абсолютного нуля. Всі речовини при даній температурі є твердими, навіть гази (наприклад, повітря), і мають дуже цікаві властивості.
А як же щодо максимально можливої температури? Яка максимальна швидкість може бути у молекул? Максимальна швидкість руху - це швидкість світла. Але не існує речовини, молекули якого рухалися б з такою швидкістю. Тому максимально можливу температуру ми поки точно не знаємо. Але точно відомо, що вона вища мільйона градусів Цельсія. Це температура найгарячіших зірок. При такій температурі молекули вже не існують, вони повністю розпадаються.
Яка ж температура оптимальна для нас? У середньому, оптимальна температура для людини знаходиться в районі 25 градусів. Ви можете запитати, чому не 36.6? У такому випадку я відповім - тому що інші майже 12 градусів організм забезпечує сам, як "теплова машина". Тому в жаркий день ми потіємо, і з потом організм виводить надлишки тепла. У холодну погоду шкіра стягується, прагнучи зберегти більше тепла всередині тіла. До речі, 36.6 градуса - це не постійна для всього тіла температура. Температура різних частин тіла людини різна. Так, температура на животі 34 градуси, на обличчі 20-25, внутрішніх органів 37.5-38.5. Під пахвою, як не дивно, 36.6 градуса.
Кожна людина індивідуальна, і кожен загартований по-різному. Загартування визначає витрату тепла організмом на підтримку постійної температури тіла так, щоб організм не відчував цього. Ескімоси і жителі крайньої півночі більш стійкі до низьких температур, а жителі тропічних і екваторіальних широт - до більш високих. Тому поняття "холодно" і "жарко" вони вживають у різних ситуаціях.
Але людський організм за своєю природою обмежений. У разі допустимих для нас температур в першу чергу обмеження полягає в тому, що організм здебільшого складається з води (близько 75%). А вода, як відомо, перетворюється на лід і в пар. Тому відчуття людини, якими б відносними вони не були, в граничних випадках однакові. Людина може жити при температурі нижче нуля градусів за Цельсієм, тому що може утеплитися, та й сам організм себе зігріває. А от життя при температурі близько ста градусів неможлива.
Температура - одна з основних фізичних величин. Її значення можуть змінюватися в інтервалі мільйонів градусів. Людина може жити в інтервалі не більше ста градусів. Жити комфортно - в інтервалі двадцяти.
