Měření teploty a tlaku. Tematický celek: Termodynamika. Úkol:

Transkript

1 Název: Měření teploty a tlaku. Tematický celek: Termodynamika. Úkol: 1. Zopakujte si, co víte o teplotě a jejím měření. 2. Zopakujte si, co víte o atmosférickém tlaku. 3. Navrhněte robota, který bude po dobu jednoho dne měřit teplotu a tlak. 4. Analyzujte získaná data, najděte maximální a minimální hodnoty měřených veličin. Robotické vnímání světa II. /21 1

2 1. Teplota, měření teploty. skalární fyzikální veličina, popisuje stav těles (stavová veličina) souvisí s vnitřní energií tělesa (vnitřní energie - celková pohybová a polohová energie všech částic v tělese) při zvýšení teploty tělesa roste jeho vnitřní energie, při snížení klesá základní jednotka teploty v soustavě SI je kelvin termodynamická teplota T: [T] = K (kelvin) platí: T = ( t { C} + 273,15) K (kde C je stupeň Celsia) nejnižší možná teplota je teplota absolutní nuly, tzn. 0 K (-273,15 C) jednotka, používaná v USA, je stupeň Fahrenheita platí: 1 F = 5/9 C teplotu měříme tak, že uvedeme do vzájemného styku těleso, jehož teplotu chceme měřit, a srovnávací těleso (teploměr) Robotické vnímání světa II. /21 2

3 2. Atmosférický tlak, měření atmosférického tlaku tlak je fyzikální veličina, značí se p, [p] = Pa (Pascal) obecně platí: F p N Pa S 2 [ m ] kde F je tlaková síla působící kolmo na plochu o obsahu S Atmosférický tlak pa je způsobený tlakovou silou vzduchu (atmosféry) pro porovnání různých měření je definován tzn. normální atmosférický tlak pn (průměrná hodnota tlaku vzduchu při mořské hladině na 45 severní zeměpisné šířky při teplotě 15 C a tíhovém zrychlení gn = 9,80665 ms -2 ) p n Pa k měření atmosférického tlaku se používá barometr atmosférický tlak dosahuje nejvyšších hodnot při zemském povrchu, klesá s rostoucí výškou není stálý, ale na určitém místě zemského povrchu kolísá podtlak - tlak menší než barometrický (atmosférický, naměřený barometrem v daném místě) přetlak - tlak větší než barometrický měření atmosférického tlaku má velký význam v meteorologii, jeho velikost a změny jsou důležité pro předpověď počasí v meteorologii se atmosférický tlak většinou udává v hektopascalech (hpa) platí: 1 hpa = 100 Pa Robotické vnímání světa II. /21 3

4 3. Měření teploty a tlaku a) zapojíme do NXT kostky teploměr i barometr (viz snímky pro ilustraci každý zvlášť) Robotické vnímání světa II. /21 4

5 b) nastavíme Datalog dle snímku: c) Zde měříme atmosférický tlak a teplotu po dobu 24 h, každých 30 s Robotické vnímání světa II. /21 5

6 4. Analýza naměřených hodnot a) získané data mají následující tvar: Čas je udáván po třiceti sekundách, teplota ve C, tlak v hpa b) Jednoduchou úpravou převedeme čas na minuty: Robotické vnímání světa II. /21 6

7 c) sestrojíme graf závislosti teploty na čase: d) sestrojíme graf závislosti atmosférického tlaku na čase: Robotické vnímání světa II. /21 7

8 e) nalezneme maximální a minimální hodnoty tlaku a teploty: Vzorce Vložit funkci, zvolíme MAX, zadáme rozsah, hodnot pro které hodnotu zjišťujeme: Podobně pro MIN: Robotické vnímání světa II. /21 8

9 5. Závěr vidíme, že ve sledovaném čase teplota kolísá mezi -6,96 C a -8,98 C tlak kolísá mezi 1001,4 hpa až asi 1002,9 hpa, tedy má prakticky setrvalý stav měření bylo prováděno v lednu, počasí bylo jasné a mrazivé pro meteorologické pozorování je vhodné data snímat po delší dobu než 24h, tendence změn tlaku a teploty nemusí být v takto relativně krátkém úseku zřejmé obecně platí, že zvýšení atmosférického tlaku většinou znamená slunečno, malou oblačnost, pokles tlaku oblačno a déšť Robotické vnímání světa II. /21 9