4.89. Энергия в теплой комнате

Представьте, что холодным зимним днем после катания на лыжах вы вернулись в нетопленный дом. Прежде всего вы подумаете о том, что надо растопить печку. Но ради чего вы это делаете? Должна ли за счет этого повыситься внутренняя (тепловая) энергия воздуха в помещении до уровня, при котором вы почувствуете себя комфортно? Это предположение представляется логически обоснованным, но оно ошибочно: печка не меняет внутреннюю энергию воздуха. Как такое может быть? И если так, зачем надо топить печку?

ОТВЕТ • Воздух проникает в любую комнату. Когда после включения отопления температура воздуха поднимается, молекулы воздуха выходят из помещения через всевозможные отверстия, поддерживая давление в комнате равным наружному атмосферному давлению. Хотя кинетическая энергия отдельных молекул повышается, полная кинетическая энергия воздуха в комнате не увеличивается, поскольку молекул в комнате остается меньше.

Почему же, включив отопление, то есть повысив температуру в комнате, мы чувствуем себя комфортнее? Человек мерзнет, поскольку испускает инфракрасное излучение и обменивается энергией с молекулами воздуха, ударяющимися о его тело. Когда вы включаете отопление, увеличивается количество поглощаемого вами излучения, исходящего от нагревшихся поверхностей (стен, потолка, пола, мебели), восполняя ваши потери энергии на инфракрасное излучение. Кроме того, увеличивается кинетическая энергия молекул воздуха, ударяющихся о ваше тело, и, следовательно, увеличивается приобретаемая вами в результате этих столкновений энергия.