Język polski jest piękny, to nie ulega wątpliwości. Ale czy zawsze posługujemy się odpowiednio znaczeniem niektórych słów w życiu codziennym, jak i w użyciu naukowym/technicznym? Każdy język ma pewne niuanse, więc polski nie jest wyjątkiem. Zobaczmy jakich słów używamy w nauce i czy sami posługujemy się nimi w odpowiednim znaczeniu zarówno w nauce jak i życiu.
Temperatura a ciepło
To pierwszy ciekawy przypadek. Zgodnie z definicją temperatura to intensywny czynnik określający kierunek przepływu ciepła. I tyle. Słowo intensywny oznacza, że temperatura nie zależy od ilości substancji, np. temperatura wody nie zależy od tego, czy biorę pod uwagę 1 kg wody czy pół kg wody czy 1 m3 wody. Ale już jej masa czy liczba cząsteczek zależą od ilości wody, więc masę i liczbę cząsteczek zaliczamy do wielkości ekstensywnych.
Temperatura określa tylko kierunek przepływu ciepła, z kolei ciepło to postać energii. Nie należy mylić zatem ciepła z temperaturą! Ciepło przepływa od ciała o temperaturze wyższej do ciała o temperaturze niższej. I tutaj mamy pierwszy konflikt językowy, bo ciała o temperaturze wyższej nazywami… cieplejszymi, a o temperaturze niższej – chłodniejszymi lub zimniejszymi.
Czy cieplejsze oznacza, że zawiera więcej ciepła? Niestety nie… Substancje wymagają bowiem dostarczenia różnej ilości ciepła (energii) by osiągnąć tę samą temperaturę. Substancje różnią się bowiem taką wielkością, którą nazywamy ciepłem właściwym. Woda posiada w warunkach standardowych (nie mylić z kolei ze stanem standardowym) ciepło właściwe 4190 J/(kg*K) – to oznacza, że jednemu kilogramowi wody trzeba dostarczyć aż 4190 J energii, by go podgrzać o 1 K (i 1 oC). Porównajmy to z ołowiem: 128 J/(kg*K) – a to oznacza, że 4190 J energii podgrzeje 1 kg wody o 1 oC, ale 1 kg ołowiu aż o 32,7 oC! Dostarczyliśmy tyle samo ciepła, ale temperaturę osiągnęliśmy różną. Ta sama ilość ciepła, która ogrzeje podkowę do 1000 oC spowoduje, że wiadro wody ogrzeje się zaledwie o kilka stopni – dlatego kowale nie musieli się bać o zapasy wody, bo choć zanurzali w niej rozżarzone żelazo, to wcale nie używali dużej ilości wody na jego wychłodzenie. Jeśli chcemy podgrzać 1 kg wody do 100 oC – musimy dostarczyć jej 4190000 J ciepła – żeby ją ogrzać, ale jeśli chcemy ją dodatkowo odparować – musimy dostarczać więcej ciepła. Ciekła woda we wrzącej wodzie (ogrzanej najpierw do 100 oC) pochłania ciepło z palnika i przechodzi w parę wodną – także o temperaturze 100 oC. Wiemy przecież, że nie wystarczy podgrzać wodę i wyłączyć gaz – żeby woda wrzała trzeba stale tego ciepła dostarczać wodzie o temp. 100 oC. Tutaj mamy z kolei paradoks taki, że zarówno para wodna jak woda ciekła mają te samą temperaturę, ale para zawiera znacznie więcej ciepła – to zużyte do pogrzania wody ciekłej do 100 oC i to zużyte na zmianę stanu skupienia. Para wodna powoduje znacznie dotkliwsze poparzenia niż ciekła woda o tej samej temperaturze, bo para wodna zawiera więcej ciepła!
Czy możemy mieć pewność, że wyższa temperatura oznacza też więcej ciepła? Możemy, ale tylko w określonym przypadku: że porównujemy tę samą substancję w różnych temperaturach. Zostańmy przy ołowiu – kilogramowa sztaba o temperaturze wyższej (cieplejsza) posiada więcej ciepła, niż kilogramowa sztaba o temperaturze niższej (zimniejsza), bo przecież żeby ogrzać takie samo ciało do temperatury wyższej, to trzeba mu dostarczyć więcej ciepła.
Mamy więc temperaturę i ciepło, a co z zimnem? Zimno w ogóle nie istnieje. To, co nazywamy zimnem, oznacza tylko że ciepły wypływa z nas do otoczenia. Możemy jeszcze spotkać takie słowo jak ciepłota, które obecnie jest używane do określania temperatury ciała, ale zdaje się, że jest staropolskim odpowiednikiem słowa temperatura.
Gęstość a ciężar
W nauce i technice pod pojęciem gęstości rozumiemy ilość substancji (masę) ułożoną w jednostce objętości. Oczywiście w życiu codziennym także posługujemy się określeniem gęstość ze względu na sposób upakowania czegoś. Jednakże w nauce ciała o wyższej gęstości określamy nie jako gęstsze, tylko jako… cięższe. Analogicznie o substancjach o niższej gęstości mówimy, że są lżejsze, np.
– jeśli jeden płyn unosi się nad drugim, to mówimy, że ten na górze jest lżejszy od tego na dole.
– płyn jest cięższy od drugiego jeśli opada na dno.
Zatem płyny cięższe mają wyższą gęstość, a lżejsze – niższą. Woda (1,000 g/cm3) jest cięższa niż etanol (0,789 g/cm3).
Gęstość a lepkość
W życiu codziennym, zwłaszcza w kuchni, pod pojęciem gęstości zwykle rozumiemy konsystencję płynów. Zamiast tego w nauce posługujemy się pojęciem lepkości płynów. Ciecze o niskiej lepkości są ruchliwe (np. woda), ciecze o wysokiej lepkości (np. miód) są syropowate, żywicowate lub oleiste. Można powiedzieć, że ciecz o wyższej lepkości jest gęstsza, ale nie ma to związku z jej gęstością rozumianą jako masa zgromadzona w jednostce objętości. Tak, ta sama ciecz może być cięższa od innej, no bo ma wyższą gęstość, ale jednocześnie gęstsza, no bo jest bardziej syropowata. Możemy powiedzieć, że jakaś ciecz ma większą lepkość, ale nie powiemy chyba, że jest lepciejsza, albo nawet: lepsza, bo to ostatnie słowo, chociaż nawet by pasowało, to w języku polskim znaczy zupełnie co innego. Kolejna ciekawostka, analogicznie substancje o właściwościach zwiększania lepkości układu zwiemy zagęstnikami (ale nie „zalepnikami”!). Np. skrobia/mąka może być zagęstnikiem do sosów, choć fachowo mówiąc zwiększyliśmy lepkość cieczy. Lepką (gęstą) ciecz możemy rozrzedzić, czyli obniżyć jej lepkość. Oczywiście choć takie znaczenie słowa gęstość w nauce jak i w życiu codziennym ma swoje uzasadnienie w jakiejś wspólnej bazie znaczenia tego słowa, to jednak dyskusja w domowej kuchni z mamą czy babcią, czy to jest lepkie czy gęste i tak wielkiego sensu nie ma. W końcu to ja gotuję, czy ty?!
Możemy pokazać przykład w drugą stronę: woda i olej słonecznikowy: olej jest lżejszy, bo ma niższą gęstość, ale gęstszy, bo ma wyższą lepkość.
Co ciekawe, ta sama zależność jest też np. w języku angielskim, gdzie substancja zwiększająca lepkość zwie się thickener.
Kończąc:
- ciała/substancje o temperaturze wyższej zwiemy cieplejszymi, co nie oznacza, że zawierają więcej ciepła,
- substancje o gęstości wyższej zwiemy cięższymi, co nie oznacza, że mają większy ciężar,
- substancje o większej lepkości zwiemy gęstszymi, co nie oznacza, że mają wyższą gęstość, a substancje zwiększajace lepkość – zagęstnikami, choć ich rola nie polega na podniesieniu gęstości.
Warto pamiętać jednak, w jakim znaczeniu posługujemy się niektórymi słowami w nauce, szykując się np do egzaminu 😉
PS jak znajdę jeszcze coś, to dopiszę.
