Айсберг , который обычно ассоциируется с холодомСигнал «холодный» — неофициальный (за исключением рекомендованного CMAS ), тем не менее, он используется многими школами дайвинга и распространяется через веб-сайты, посвященные дайвингу, как один из наиболее полезных дополнительных сигналов [1]Мурашки по коже — распространенная физиологическая реакция на холод, направленная на уменьшение потери тепла телом в холодной среде.Фотография снежной поверхности на станции Купол C , Антарктида . Часть печально известного холодного Полярного плато , она представляет большую часть поверхности континента.
Поскольку температура относится к тепловой энергии, удерживаемой объектом или образцом материи, которая является кинетической энергией случайного движения частиц, составляющих материю, объект будет иметь меньше тепловой энергии, когда он холоднее, и больше, когда он горячее. Если бы было возможно охладить систему до абсолютного нуля, все движение частиц в образце материи прекратилось бы, и они бы находились в полном покое в классическом смысле . Объект можно было бы описать как имеющий нулевую тепловую энергию. Однако микроскопически в описании квантовой механики материя все еще имеет нулевую энергию даже при абсолютном нуле из-за принципа неопределенности .
Охлаждение
Охлаждение относится к процессу остывания или понижения температуры . Это может быть достигнуто путем удаления тепла из системы или помещения системы в среду с более низкой температурой.
Охлаждающие жидкости — это жидкости, используемые для охлаждения объектов, предотвращения замерзания и предотвращения эрозии в машинах. [2]
Воздушное охлаждение — это процесс охлаждения объекта путем воздействия на него воздуха . Это будет работать только в том случае, если температура воздуха ниже температуры объекта, и процесс можно усилить, увеличив площадь поверхности , увеличив скорость потока охлаждающей жидкости или уменьшив массу объекта . [3] [ нужен лучший источник ]
Другой распространенный метод охлаждения — это воздействие на объект льдом , сухим льдом или жидким азотом . Это работает за счет теплопроводности ; тепло передается от относительно теплого объекта к относительно холодной охлаждающей жидкости. [4]
В древние времена лед не использовался для сохранения пищи , но использовался для охлаждения вина, что также делали римляне. Согласно Плинию , император Нерон изобрел ведерко со льдом, чтобы охлаждать вина, вместо того, чтобы добавлять его в вино, чтобы сделать его холодным, поскольку это разбавляло его. [7]
Около 1700 г. до н. э. Зимри-Лим , царь королевства Мари на северо-западе Ирака, создал «ледяной дом», называемый бит шурпин, недалеко от своей столицы на берегах Евфрата . В 7 веке до н. э. китайцы использовали ледяные дома для сохранения овощей и фруктов. Во время правления династии Тан в Китае (618–907 гг. н. э.) в документе упоминается практика использования льда, которая была в моде во времена династии Восточная Чжоу (770–256 гг. до н. э.), 94 рабочими, нанятыми для «ледяной службы», для замораживания всего, от вина до трупов. [7]
Шахтман говорит, что в 4 веке нашей эры брат японского императора Нинтоку подарил ему лед с горы. Император был так счастлив подарку, что назвал первое июня «Днем льда» и торжественно вручил своим чиновникам глыбы льда. [7]
Еще в древние времена, говорит Шахтман, в Египте и Индии практиковалось ночное охлаждение путем испарения воды и теплового излучения, а также способность солей понижать температуру замерзания воды. Древние люди Рима и Греции знали, что кипяченая вода охлаждается быстрее обычной; причина этого в том, что при кипячении воды удаляются углекислый газ и другие газы, которые являются сдерживающими факторами охлаждения; но этот факт не был известен до 17 века. [7]
С 17 века
Шахтман говорит, что король Яков VI и я поддерживали работу Корнелиса Дреббеля как фокусника, чтобы он мог показывать такие трюки, как создание грома, молнии, львов, птиц, дрожащих листьев и так далее. В 1620 году он устроил демонстрацию силы холода в Вестминстерском аббатстве королю и его придворным. [8] Летним днем, говорит Шахтман, Дреббель создал холод (понижал температуру на несколько градусов) в зале аббатства, что заставило короля вздрогнуть и выбежать из зала со своей свитой. Это было невероятное зрелище, говорит Шахтман. Несколькими годами ранее Джамбаттиста делла Порта демонстрировал в аббатстве «ледяные фантастические сады, замысловатые ледяные скульптуры», а также ледяные напитки для банкетов во Флоренции . Единственное упоминание об искусственном замораживании, созданном Дреббелем, было у Фрэнсиса Бэкона . Его демонстрация не была воспринята всерьез, поскольку считалась одним из его магических трюков, поскольку тогда не было практического применения. Дреббель не раскрыл своих секретов. [9]
Шахтман говорит, что лорд-канцлер Бэкон, сторонник экспериментальной науки, пытался в работе Novum Organum , опубликованной в конце 1620-х годов, объяснить эксперимент по искусственному замораживанию в Вестминстерском аббатстве, хотя он не присутствовал во время демонстрации, поскольку « Селитра (или, скорее, ее дух) очень холодна, и поэтому селитра или соль, добавленные к снегу или льду, усиливают холод последнего, селитра, добавляя к своему собственному холоду, а соль, придавая активность холодному снегу». Это объяснение холодоиндуцирующих аспектов селитры и соли затем пытались дать многие ученые. [10]
Шахтман говорит, что именно отсутствие научных знаний в физике и химии сдерживало прогресс в полезном использовании льда до резкого изменения религиозных взглядов в 17 веке. Интеллектуальный барьер был сломан Фрэнсисом Бэконом и Робертом Бойлем, которые последовали за ним в этом стремлении к знанию холода. [11] Бойль проводил обширные эксперименты в 17 веке в дисциплине холода, и его исследования давления и объема были предшественниками исследований в области холода в 19 веке. Он объяснил свой подход как «идентификацию Бэконом тепла и холода как правой и левой руки природы». [12] Бойль также опроверг некоторые теории, выдвинутые Аристотелем о холоде, экспериментируя с передачей холода от одного материала к другому. Он доказал, что вода была не единственным источником холода, но золото, серебро и хрусталь, в которых не содержалось воды, также могли перейти в состояние сильного холода. [13]
В Соединенных Штатах примерно с 1850 года до конца 19 века экспорт льда уступал только хлопку. Первый ящик для льда был разработан Томасом Муром, фермером из Мэриленда в 1810 году для перевозки масла в овальной деревянной кадке. Кадка была снабжена металлической подкладкой внутри и окружена упаковкой льда. В качестве изоляции использовалась кроличья шкура. Мур также разработал ящик для льда для домашнего использования с контейнером, построенным над пространством в 6 кубических футов (0,17 м3 ) , которое было заполнено льдом. В 1825 году Натаниэль Дж. Уайет изобрел заготовку льда с помощью конного ледорезного устройства. Нарезанные блоки льда одинакового размера были дешевым методом сохранения продуктов, широко практикуемым в Соединенных Штатах. Также в 1855 году было разработано паровое устройство для перевозки 600 тонн льда в час. Последовало еще больше инноваций. Были изобретены устройства, использующие сжатый воздух в качестве хладагента. [14]
20 век
Ледяные ящики были широко распространены с середины 19 века до 1930-х годов, когда в домах появился холодильник . Большая часть потребляемого в городе льда собиралась зимой из заснеженных районов или замерзших озер, хранилась в ледниках и доставлялась домой, поскольку ледники становились все более распространенными.
В 1913 году были изобретены холодильники для домашнего использования. В 1923 году Frigidaire представила первый автономный блок. Появление фреона в 1920-х годах расширило рынок холодильников в 1930-х годах. [15] Домашние морозильники как отдельные отсеки (больше, чем необходимо, только для кубиков льда) были представлены в 1940 году. Замороженные продукты, ранее являвшиеся предметом роскоши, стали обычным явлением.
Физиологические эффекты
Холод оказывает многочисленные физиологические и патологические эффекты на организм человека , а также на другие организмы. Холодная среда может способствовать формированию определенных психологических черт, а также оказывать прямое воздействие на способность двигаться. Дрожь является одной из первых физиологических реакций на холод. [16] Даже при низких температурах холод может серьезно нарушить кровообращение. Внеклеточная вода замерзает, а ткани разрушаются. Особенно часто он поражает пальцы рук, ног, нос, уши и щеки. Они обесцвечиваются, опухают, покрываются волдырями и кровоточат. Так называемое обморожение приводит к локальному обморожению или даже к отмиранию целых частей тела. Только временные реакции кожи на холод не имеют последствий. По мере сокращения кровеносных сосудов они становятся холодными и бледными, и в ткани поступает меньше кислорода. Тепло снова стимулирует кровообращение и является болезненным, но безвредным. Всесторонняя защита от холода особенно важна для детей и для занятий спортом. Экстремально низкие температуры могут привести к обморожению , сепсису и гипотермии , что, в свою очередь, может привести к смерти. [17] [18]
Распространенные мифы
Распространенное , но ложное утверждение гласит, что холодная погода сама по себе может вызвать одноименную простуду . [19] Никаких научных доказательств этого не обнаружено, хотя эта болезнь, наряду с гриппом и другими, действительно увеличивается с наступлением холодов.
Национальный институт стандартов и технологий в Боулдере, штат Колорадо, используя новую технологию, сумел охладить микроскопический механический барабан до 360 микрокельвинов , что сделало его самым холодным объектом в истории. Теоретически, используя эту технологию, объект можно охладить до абсолютного нуля. [20]
90377 Седна — один из самых холодных известных объектов в Солнечной системе . Находясь на орбите на среднем расстоянии 84 миллиарда миль, Седна имеет среднюю температуру поверхности -400°F (-240°C). [22]
Лунный кратер Эрмит был описан после исследования 2009 года, проведенного лунным разведывательным орбитальным аппаратом НАСА , как «самое холодное известное место в Солнечной системе» с температурой 26 Кельвинов (−413 °F, −247 °C). [23]
Туманность Бумеранг является самым холодным известным естественным местом во Вселенной , с температурой, которая оценивается в 1 К (−272,15 °C, −457,87 °F). [24]
Карликовая планета Хаумеа является одним из самых холодных известных объектов в нашей солнечной системе. С температурой -401 градус по Фаренгейту или -241 градус по Цельсию [25]
Приборы космического корабля «Планк» поддерживают температуру 0,1 К (−273,05 °C, −459,49 °F) с помощью пассивного и активного охлаждения. [26]
При отсутствии других источников тепла температура Вселенной составляет примерно 2,725 Кельвина из-за реликтового излучения , остатка Большого взрыва . [27]
Спутник Нептуна Тритон имеет температуру поверхности 38,15 К (−235 °C, −391 °F) [28]
Уран с температурой черного тела 58,2 К (−215,0 °C, −354,9 °F). [29]
Сатурн с температурой черного тела 81,1 К (−192,0 °C, −313,7 °F). [30]
Меркурий , несмотря на свою близость к Солнцу, на самом деле холодный ночью, с температурой около 93,15 К (−180 °C, −290 °F). Меркурий холодный ночью, потому что у него нет атмосферы , чтобы удерживать тепло от Солнца. [31]
Юпитер с температурой черного тела 110,0 К (−163,2 °C, −261,67 °F). [32]
Марс с температурой черного тела 210,1 К (−63,05 °C, −81,49 °F). [33]
Самый холодный континент на Земле — Антарктида . [34] Самое холодное место на Земле — Антарктическое плато , [35] область Антарктиды вокруг Южного полюса , имеющая высоту около 3000 метров (9800 футов). Самая низкая достоверно измеренная температура на Земле — 183,9 К (−89,2 °C, −128,6 °F) — была зафиксирована там на станции Восток 21 июля 1983 года. [36] Полюса холода — это места в Южном и Северном полушариях , где были зафиксированы самые низкие температуры воздуха. ( См. Список погодных записей ). [37]
Холодные пустыни Северного полюса , известные как тундра, ежегодно переживают несколько дюймов снега, а зарегистрированные температуры составляют всего 203,15 К (−70 °C, −94 °F). Только несколько небольших растений выживают в обычно замерзшей земле (оттаивает только на короткий период). [38]
Холодные пустыни Гималаев являются особенностью зоны дождевой тени, созданной горными вершинами Гималайского хребта, который тянется от Памирского узла до южной границы Тибетского плато ; однако этот горный хребет также является причиной муссонных дождей на Индийском субконтиненте . Эта зона расположена на высоте около 3000 м и охватывает Ладакх , Лахаул , Спити и Пух . Кроме того, в пределах основных Гималаев есть внутренние долины, такие как Чамоли , некоторые районы Киннаура , Питхорагарха и северного Сиккима , которые также относятся к категории холодных пустынь. [39]
Зимний вид спорта – виды спорта или активного отдыха, в которые играют на снегу или льду Страницы, отображающие краткие описания целей перенаправления.
Метеорологические:
Атмосферная инверсия – отклонение от нормального изменения свойств атмосферы с высотой.
Холодный фронт – передний край более холодной массы воздуха.
Замерзающий дождь – дождь, который сохраняется при температуре ниже нуля.
^ Подводное плавание с аквалангом – Сигналы руками Архивировано 14 апреля 2009 г. на Wayback Machine
^ "Введение в технологию охлаждающей жидкости". coolantexperts.com . Архивировано из оригинала 23 февраля 2016 . Получено 15 февраля 2016 .
^ "Воздушное охлаждение". techopedia.com . Архивировано из оригинала 2 марта 2016 . Получено 16 февраля 2016 .
^ "Когда вы добавляете энергию к объекту и объект нагревается, что именно происходит внутри объекта?". atmo.arizona.edu . Архивировано из оригинала 16 сентября 2015 г. . Получено 16 февраля 2016 г. .
^ "Laser Cooling". hyperphysics.phy-astr.gsu.edu . Архивировано из оригинала 31 января 2016 года . Получено 15 февраля 2016 года .
^ "Основная идея испарительного охлаждения проста". cold-atoms.physics.lsa.umich.edu . Архивировано из оригинала 9 декабря 2015 года . Получено 15 февраля 2016 года .
^ abcd Шахтман 2000, стр. 17.
^ Шахтман 2000, стр. 4.
↑ Шахтман 2000, стр. 8–9.
↑ Шахтман 2000, стр. 12–13.
↑ Шахтман 2000, стр. 18–25.
↑ Шахтман 2000, стр. 25–26.
^ Шахтман 2000, стр. 28.
↑ Флинн 2004, стр. 23.
^ "История холодильника". aham.org . Ассоциация производителей бытовой техники. Архивировано из оригинала 5 марта 2016 года . Получено 16 февраля 2016 года .
^ Сотрудники клиники Майо. «Гипотермия: Симптомы». Клиника Майо. Архивировано из оригинала 4 февраля 2016 года . Получено 15 февраля 2016 года .
↑ Эллен Голдбаум (2 февраля 2016 г.). «Шокированные ампутациями из-за обморожения, студенты-медики принимают меры». UB Reporter . Архивировано из оригинала 4 марта 2016 г. Получено 15 февраля 2016 г.
^ Так работает защита от холода зимой (на немецком языке) - Alpin 01/2007
↑ Зугер, Эбигейл (4 марта 2003 г.). ««Ты поймаешь свою смерть!» — бабушкины сказки? Ну...» The New York Times .
^ Кларк, Джереми Б.; Лекок, Флорент; Симмондс, Рэймонд В.; Аументадо, Хосе; Тойфель, Джон Д. (11 января 2017 г.). «Охлаждение боковой полосы за пределами квантового обратного действия со сжатым светом». Nature . 541 (7636): 191–195. arXiv : 1606.08795 . Bibcode :2017Natur.541..191C. doi :10.1038/nature20604. PMID 28079081. S2CID 4443249.
^ "Нобелевская премия по физике 1997 года". Архивировано из оригинала 24 сентября 2015 года.
^ "Mysterious Sedna | Science Mission Directorate". science.nasa.gov . Архивировано из оригинала 16 мая 2017 года . Получено 28 февраля 2023 года .
↑ Амос, Джонатан (16 декабря 2009 г.). «Найденное на Луне „холодное“ место». BBC . Получено 17 декабря 2009 г.
^ "Туманность Бумеранг может похвастаться самым крутым местом во Вселенной". Лаборатория реактивного движения НАСА. 20 июня 1997 г. Архивировано из оригинала 27 августа 2009 г. Получено 8 июля 2009 г.
^ «По цифрам | Хаумеа».
↑ Staff (7 июля 2009 г.). «Самый холодный известный объект в космосе — очень неестественный». Space.com. Архивировано из оригинала 3 июля 2013 г. Получено 3 июля 2013 г.
^ Хиншоу, Гэри (15 декабря 2005 г.). «Тесты Большого взрыва: реликтовое излучение». NASA WMAP. Архивировано из оригинала 20 марта 2008 г. Получено 9 января 2007 г.
^ "Voyager the Interstellar Mission". NASA: Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology . Архивировано из оригинала 20 декабря 2007 года . Получено 15 февраля 2016 года .
^ "Uranus Fact Sheet". Архивировано из оригинала 21 июня 2013 года . Получено 2 августа 2012 года .
^ "Saturn Fact Sheet". Архивировано из оригинала 18 августа 2011 года . Получено 2 августа 2012 года .
^ "Mercury: In Depth". NASA . Архивировано из оригинала 2 февраля 2016 года . Получено 15 февраля 2016 года .
^ "Jupiter Fact Sheet". Архивировано из оригинала 13 апреля 2011 года . Получено 2 августа 2012 года .
^ "Mars Fact Sheet". Архивировано из оригинала 23 ноября 2013 года.
^ "Тающий лед в Антарктиде: изображение дня". 25 сентября 2007 г. Архивировано из оригинала 19 января 2009 г.
^ Бигнелл, Пол (21 января 2007 г.). «Полярные исследователи достигли самого холодного места на Земле». The Independent . Лондон. Архивировано из оригинала 8 января 2012 г. Получено 30 апреля 2010 г.
^ Будрецкий, А.Б. (1984). «Новый абсолютный минимум температуры воздуха». Бюллетень Советской антарктической экспедиции (105). Ленинград: Гидрометеоиздат . Архивировано из оригинала 27 февраля 2009 г.
^ Вайднер, Джордж; Кинг, Джон; Бокс, Джейсон Э.; Колвелл, Стив; Джонс, Фил; Лаззара, Мэтью; Каппелен, Джон; Брюне, Манола; Червени, Рэндалл С. (23 сентября 2020 г.). «Оценка ВМО самой холодной температуры в северном полушарии: −69,6 °C в Клинке, Гренландия, 22 декабря 1991 г.». Королевское метеорологическое общество .
^ Лоуренс 2012, стр. 16.
^ Неги 2002, стр. 9.
^ Тул 2015, стр. 118.
^ Фоули 1981, стр. 198.
Библиография
Флинн, Томас (2004). Криогенная инженерия (2-е изд.). CRC Press. ISBN 0-8247-5367-4.
Фоули, Уоллес (15 мая 1981 г.). Чтение «Ада» Данте. Издательство Чикагского университета. ISBN 978-0-226-25888-1.
Лоуренс, Эллен (1 января 2012 г.). Что такое климат? Bearport Publishing. ISBN 978-1-61772-401-5.
Неги, СС (2002). Холодные пустыни Индии. Indus Publishing. ISBN 978-81-7387-127-6.
Шахтман, Том (12 декабря 2000 г.). Абсолютный ноль и покорение холода. Houghton Mifflin Harcourt. ISBN 978-0-547-52595-2.
.jpg/1280px-Triton_moon_mosaic_Voyager_2_(large).jpg)
Определения из Викисловаря
Медиа из Commons
Новости из Викиновостей
Цитаты из Викицитатника
Тексты из Викиресурса
Учебники из Wikibooks
Ресурсы из Викиверситета
Данные из Викиданных
