Питома теплоємність

Для того щоб нагріти каструлю води, їй треба передати певну кількість теплоти від нагрівника. Для цього можна використати дрова (мал. 9.1), газову плиту чи електроплитку. Чим більше води ми хочемо нагріти, тим довше триватиме процес нагрівання при тій самій потужності нагрівника, тобто тим більше теплоти доведеться затратити.

Що таке «теплота»? Вважали, що деяка невидима теплова рідина (латинською мовою «флогістон») перетікає від теплого тіла до холодного, і що в гарячому тілі є більше флогістону, ніж у холодному. Цікаво, що сама теорія виявилася неправильною (немає ніякого флогістону), але отримані нею формули справедливі і до сьогодні. Деякі терміни тих часів і нині використовуються. Ми кажемо: «Теплота перетікає від гарячого тіла до холодного», хоча нічого не тече.

Тверді природні і штучні речовини та матеріали неможливо розділити тільки на кристалічні та аморфні, оскільки їх різновидів набагато більше. Зараз широко застосовуються речовини, які поєднують властивості як рідких, так і твердих тіл, наприклад рідинні кристали чи гелі. Поліетилен, полістирол та інші пластмаси, а також гума, лаки, фарби - належать до полімерів.

Багато тіл, які ми зустрічаємо в природі чи користуємося в повсякденному житті, без сумніву можна назвати твердими. А масло чи тісто? Рідкими їх назвати не можна, але виникає сумнів, чи вони справді тверді. Гума - також не рідина, але дуже легко деформується, порівняно зі сталлю.

Для твердих тіл характерно, що вони зберігають форму й об'єм. Можна було б пожартувати, що тверді тіла завжди «у формі».

При нагріванні тіла, зазвичай, розширюються, тобто збільшуються їх лінійні розміри (довжина, ширина і висота, діаметр і т. д.), а також об'єм.

Розглянемо це розширення з точки зору молекулярної будови тіл. Оскільки при нагріванні молекули рухаються швидше і діють з більшою силою одна на одну при зіткненнях, то в такий спосіб вони «вибивають» собі більше «життєвого простору», розштовхуючи сусідів. 

Оскільки тверді тіла важко стиснути або розтягнути, то це означає, що між атомами (молекулами) діють як сили притягання (тому важко розтягнути), так і сили відштовхування (тому важко стиснути). Якщо розтягнути гумовий джгут (мал. 4.1, а), то його ширина зменшиться, а якщо стиснути ластик, то він стане товстішим (мал. 4.1, б). Саме так поводиться при деформації і стальний стержень, тільки помітити це важче, оскільки для його деформації потрібно прикладати значно більші сили.

Температура

З дитинства нам відоме слово «температура». Під час хвороби ми вимірюємо температуру термометром, і, якщо вона значно перевищує 36,6 градусів, то доводиться викликати лікаря.

Навіть найпростіші спостереження і досліди можуть нам дещо розповісти про внутрішню будову речовини. Якщо харчову сіль або цукор кинути у воду, то вони кудись зникають або, як мовлять, розчиняються. Зникають вони не безслідно, а надають воді солоного або солодкого смаку. Зауважимо, що і до розчинення у воді сіль була солона, а цукор солодкий.

У цьому параграфі ми приступаємо до вивчення молекулярної фізики, яка досліджує рух і взаємодію атомів та молекул, з яких складається речовина. У підручнику 7-го класу вже згадувалося, що атоми є найменшими носіями властивостей тих елементів, які з них складаються. Молекули складаються з атомів і є найменшими носіями хімічних властивостей речовини.