Termodynamika. (test version, not revised) 22. listopadu 2009

Rozměr: px
Začít zobrazení ze stránky:

Download "Termodynamika. (test version, not revised) 22. listopadu 2009"

Transkript

1 Termodynamika (test version, not revised) Petr Pošta 22. listopadu 2009

2 Obsah Pojmy Termodynamická rovnováha Teplota První zákon termodynamiky Tepelná kapacita. Kalorimetrická rovnice Přenos vnitřní energie

3 Pojmy

4 Termodynamika Termodynamika Termodynamika se zabýva přeměnami různých forem energie na energii vnitřní a naopak. Nás budou zajímat především tepelné jevy, ale termodynamika se uplatňuje například i při studiu chemických reakcí.

5 Termodynamika Termodynamická soustava Termodynamickou soustavu tvoří těleso nebo skupina těles, které zkoumáme. plyn ve válci (tepelný motor) směs látek (voda a pára, slitiny kovů,...) Všechna tělesa, která nejsou součástí soustavy, nazýváme okoĺım. Termodynamická soustava může být otevřená (vyměňuje si s okoĺım hmotu i energii) uzavřená (vyměňuje si s okoĺım pouze energii) izolovaná (nevyměňuje si s okoĺım ani hmotu, ani energii) adiabaticky izolovaná (nevyměňuje si s okoĺım hmotu a teplo)

6 Termodynamika Stavové veličiny Zkoumaná tělesa mohou mít jiný objem, jinou teplotu, mít jiné chemické složení, jinou vnitřní strukturu. Souhrnně říkáme, že se nachází v různých stavech. Fyzikální veličiny, kterými charakterizujeme stav dané soustavy, nazýváme stavové veličiny. Například jde o počet částic, teplotu, tlak, objem, vnitřní energii a některé další entropie (míra neurčitosti systému) entalpie (tepelná energie uložená v množství látky) (Helmholtzova) volná energie (část vnitřní energie systému, kterou lze přeměnit na práci) termodynamický potenciál (též Gibbsův termodynamický potenciál, volná entalpie, Gibbsova entalpie, Gibbsova volná energie) (část tepelné energie v látce, kterou lze přeměnit na práci)

7 Termodynamika Dějové (procesní) veličiny Jde o veličiny, které popisují děj v látce (změnu systému). Charakterizují nikoliv stav látky, ale proces, kterým ke změně stavu došlo. Například plyn můžete stlačit velmi pomalu, přitom se jeho teplota nezmění. Nebo rychle a přitom se plyn znatelně ohřeje a poté počkat, až se zpět ochladí na teplotu okoĺı. Výsledný stav je stejný, ale děje, kterým ke změně stavu došlo, jsou jiné. Typickými dějovými veličinami jsou práce teplo O nich více za chvíli.

8 Termodynamická rovnováha

9 Rovnováha Termodynamická rovnováha Stav látky, ve kterém při neměnných vnějších podmínkách všechny stavové veličiny zůstávají konstantní. Základní princip termodynamiky Každá soustava, která zůstává v neměnných vnějších podmínkách, přejde samovolně do stavu termodynamické rovnováhy. Má to háček: teoreticky za nekonečně dlouhou dobu. Prakticky to může trvat od pár desetin vteřiny (rychlá chemická reakce) po několik miliard let (život hvězdy).

10 Rovnováha Děje v látce Rovnovážný děj Děj, při kterém soustava prochází řadou na sebe navazujících rovnovážných stavů. Lépe se počítají. Nerovnovážný děj Děj, který není rovnovážný. (Alespoň v nějaké chvíli soustava není v rovnovážném stavu.) Tak to chodí ve skutečnosti. Někdy děj můžeme modelovat jako rovnovážný, někdy se přitom dopustíme příliš velkých chyb. (chaotické systémy, předpovídání počasí)

11 Rovnováha Děje v látce Vratný děj Může proběhnout opačně. Nevratný děj Nemůže proběhnout opačně. Vratné děje jsou právě rovnovážné děje. Skutečné děje jsou nevratné. Tento fakt oklikou vyjadřuje tzv. druhý termodynamický zákon.

12 Rovnováha Rovnovážný stav a pravděpodobnost výskytu Rovnovážný stav látky je stav s největší pravděpodobností. Když házíte dost dlouho mincí, dopadne to vždycky zhruba stejně, půl na půl. Stejně tak, pokud berete částice v látce, aby si samy určily svoje místo v ní, kupodivu se rozmístí vždycky zhruba stejně. Pravděpodobnost, že se rozmístí právě takto, je obvykle mnohem větší, než v jiných případech. Počítáním pravděpodobnosti různých stavů se zabývá statistická fyzika.

13 Teplota

14 Teplota vs. teplo Teplota vs. teplo Hned na začátek: jsou to jiné veličiny! V angličtině: heat vs. temperature V němčině: Wärme vs. Temperatur Teplo je forma energie (později si řekneme, co je zač), kterou může jedno těleso předat druhému. Teplo je procesní veličina, slouží k popisu děje (předávání energie), který v soustavě probíhá. Teplota je stavová veličina, slouží k popisu stavu látky.

15 Teplota vs. teplo Běžnou zkušeností je, že teplejší těleso předává teplo chladnějšímu tělesu, což má za následek zvýšení teploty chladnějšího tělesa a snížení teploty teplejšího tělesa. K tomu je důležité poznamenat dvojí: 1. Přijetí energie (ve formě tepla) se nemusí nutně projevit jen ve zvýšení teploty. (Zahřívání vzduchu v balónu má za následek jeho rozpínání.) 2. Experimentálně potvrzené jsou děje, kdy se teplejší těleso ohřeje od chladnějšího. Na druhou stranu, jsou to velmi výjimečné případy a druhý termodynamický zákon zapovídá, aby se tak dělo soustavně. A ted už čistě k teplotě.

16 Teplota

17 Teplota Teplota je to, co měří teploměr. Jak se dá teplota měřit? Měření teploty rukou (subjektivní) Pocit chladu/tepla zmizí, když ji necháte přiloženou déle. (Teplota ruky a předmětu se vyrovná.) teploměrem (objektivní) Musíte počkat, než se např. ustáĺı rtut ový sloupec. (Teplota teploměru a předmětu se vyrovná.) V obou případech se už dále nic neděje. Soustava ruka-předmět či teploměr-předmět je v rovnováze.

18 Teplota Definice obecné teploty Tělesa, která jsou při vzájemném dotyku v rovnovážném stavu, mají stejnou teplotu. Předchozí větě se někdy říká nultý termodynamický postulát nebo také nultá věta termodynamiky. Tuto teplotu (číslo) si ale můžeme skoro libovolně vymyslet. U tzv. obecné teploty máme jen několik přirozených požadavků: za prvé tranzitivnost, to jest, pokud mají stejnou teplotu první a druhé těleso a také druhé a třetí těleso, pak také mají stejnou teplotu první a třetí těleso. Za druhé monotonii, to jest aby teplejší těleso mělo větší teplotu, fyzikálně přesně: aby s rostoucí vnitřní energíı tělesa rostla jeho teplota. Za třetí, aby nezávisela na žádném jiném parametru systému než jeho vnitřní energii.

19 Teplota Od obecné teploty k teplotním stupnicím Kdybychom používali ruku jako teploměr, měřili bychom každý jinou teplotu. Je přirozené dohodnout se na jednom společném měření teploty a stupnici, které budou používat všichni. Tak vznikly různé teploty (teplotní stupnice) používané v praxi. Celsiova teplota Fahrenheitova teplota Réaumurova teplota dále Rankinova, Delisleova, Newtonova, Rømerova,? Tzv. termodynamická teplota vznikla z jiných důvodů a jiným způsobem. Pro nás půjde o nejdůležitější teplotní stupnici.

20 Teplota Celsiova teplota Celsiova teplota (i ostatní teploty, kromě termodynamické) byly definovány pomocí standardizovaného teploměru (důležitá byla jeho náplň) a dvou tzv. referenčních hodnot. U Celsiovy stupnice jsou to rtut ový teploměr, teplota tuhnutí vody za normálního tlaku (stanovena na 0 C) a teplota varu vody za normálního tlaku (stanovena na 100 C). (Trochu přesněji mluvíme v prvním případě o teplotě při rovnovážném stavu soustavy ledu a vody a ve druhém případě o rovnovážném stavu vody a její syté páry.) Dnes je Celsiova teplota definována jinak: její dílek je stejný jako u termodynamické teploty a za referenční teplotu se bere trojný bod vody (0,01 C).

21 Teplota Proč ve fyzice nepoužíváme Celsiovu teplotu? 1. Z podobného důvodu jako radiány, aby důležité fyzikální vztahy neobsahovaly zbytečná čísla navíc. 2. Celsiova teplota je definována pomocí konkrétního teploměru (konkrétní látky). Odkud máme zaručeno, že právě takový teploměr je ten správný? Když kapalinový teploměr naplníme rtutí nebo lihem, přesně vyznačíme teploty 0 C a 100 C a zbytek rozděĺıme na stejně velké dílky, tak by se při velmi pečlivém pozorování ukázalo, že oba teploměry mohou naměřit u stejného tělesa velmi nepatrně odlišnou teplotu.

22 Teplota Od Celsiově k termodynamické teplotě I plynová roztažnost (absolutní teplota) Charles, Guy-Lussac (konec 18.-začátek 19. století) Při rozumných tlacích závisí objem plynu lineárně na teplotě a navíc se roztahují všechny plyny téměř stejně; původní nápad byl posunout Celsiovu stupnici tak, aby nulové teplotě odpovídal nulový objem plynu, což u Celsiovy stupnice vycházelo někde kolem 273 C. Hypotetický ideální plyn se považoval za ideální teplotoměrnou látku. Teplotní stupnici na něm založené se říká absolutní.

23 Teplota Od Celsiově k termodynamické teplotě II Carnotův cyklus (termodynamická teplota) Nicolas Léonard Sadi Carnot ( ) zjistil, že účinnost cyklicky pracujícího tepelného stroje nemůže překročit jistou horní mez a navíc tato horní mez závisí jen na dvou teplotách ohřívače a chladiče. Bude o tom ještě řeč u tepelných strojů. V případě obecné teploty se výsledný vztah dal napsat ve tvaru η = 1 f (θ 1) f (θ 2 ), kde θ je onou obecnou teplotou a f funkcí této obecné teploty. Termodynamická teplota byla definována jako taková obecná teplota, pro níž je tato funkce f identitou. Tato definice pochází od W. Thompsona (též známého jako lord Kelvin). Dá se dokázat, že je totožná s absolutní teplotou.

24 Teplota Od Celsiově k termodynamické teplotě III Dnešní definice termodynamické teploty Ekvivalentních formulací je známo několik, dnešní obvyklé verzi nejde bez pokročilé znalosti matematiky rozumět: termodynamická teplota je převrácenou hodnotou integračního faktoru kterým je třeba vynásobit elementární přírůstek tepla přijatého termodynamickým systémem při vratném ději, abychom dostali totální diferenciál.

25 Teplota Od Celsiově k termodynamické teplotě IV (a zpátky) Jak definice absolutní teploty, tak obě definice termodynamické teploty sice splňují požadavek nezávislosti na konkrétním teploměru (látce), ale mají opačnou chybu: nic se podle nich nedá změřit! Jistou možnost skýtá pouze definice pomocí účinnosti ve vratném Carnotově cyklu: účinnost lze měřit pomocí přímého měření přijatého a odevzdaného tepla. Jenže měření tepla se obvykle provádí pomocí měření Celsiovy teploty nebo absolutní teploty, ovšem s reálným a nikoliv ideálním plynem jako náplní plynového teploměru. A z praktického hlediska jsme tam, kde jsme byli na začátku.

26 Teplota Termodynamická teplota je to stavová fyzikální veličina: značka T, jednotka K (kelvin) definujeme ji pomocí vztahu pro účinnost vratného Carnotova cyklu (o něm bude řeč) T = Q Q z T z kde Q je teplo přijaté pracovní látkou během jednoho cyklu, Q z teplo odevzdané pracovní látkou během jednoho cyklu a T z je stálá teplota okoĺı (lázně). Tato základní teplota se určuje dohodou. Dnes je to teplota trojného bodu vody (rovnovážného stavu tří skupenství: vody, ledu i vodní páry) a je stanovena dohodou na 273, 16 K.

27 Teplota Termodynamická teplota je totožná s tzv. absolutní teplotou, kterou lze měřit plynovým teploměrem za předpokladu, že jeho náplň se chová jako ideální plyn. V případě, že jde o stejnoobjemový plynový teploměr, kdy má plyn v něm stálý objem, pak podle vztahu T = p p z T z, kde p je tlak plynu při teplotě T a p z je tlak plynu při základní teplotě T z.

28 Teplota Termodynamická teplota V případě, že jde o stejnotlakový plynový teploměr, kdy má plyn v něm stálý tlak, pak podle vztahu T = V V z T z, kde V je objem plynu při teplotě T a V z je objem plynu při základní teplotě T z.

29 Teplota Celsiova teplota podruhé Celsiova teplota t je tedy dnes definována pomocí termodynamické teploty takto: Celsiova teplota trojného bodu vody je stanovena dohodou na 0, 01 C přesně a dílek Celsiovy a termodynamické teplotní stupnice je stejný. Mezi stupnicemi tedy platí převodní vztahy {T } = {t} + 273, 15 {t} = {T } 273, 15. Složené závorky { } označují číselnou hodnotu teploty, abychom do rovnice nemuseli psát jednotky.

30 Teplota Absolutní nula. Třetí věta termodynamiky. Řekli jsme, že absolutní nula by odpovídala takové teplotě, kdy by plyn měl nulový objem. Dosáhnout něčeho takového je zřejmě nemožné, což vyjadřuje třetí věta termodynamiky (třetí termodynamický postulát, též nazývaný Nernstův postulát). Žádným postupem nelze dosáhnout stavu, kdy bude mít látka teplotu 0 K (nebo nižší). Odtud vyplývá, že přirozeným počátkem termodynamické teplotní stupnice je právě teplota 0 K, nazývaná též absolutní nula. Poznamenejme, že žádnou podobnou horní mez teplotní stupnice neznáme.

31 Teplota Mezinárodní (praktická) teplotní stupnice (1990, ITS-90) Už jsme říkali, že podle definice termodynamické teploty se měřit v podstatě nedá Měření plynovým teploměrem má také svoje meze (např. při příliš nízkých teplotách plyny samozřejmě kondenzují) Pro praktické používání se stanovila Mezinárodní teplotní stupnice, která definuje a standardizuje postupy (i přístroje), jak měřit teploty od hodnoty 0,65 K výše, aby naměřená hodnota byla co nejlépe ve shodě s definicí termodynamické teploty. (Postup, jak byla vytvořena, je na samostatné přednášky, tudíž se tím zabývat nebudeme. V zásadě je to ale to, co udělal už Celsius: výběr vhodného teploměru a metody měření pro různé rozsahy teplot.)

32 První zákon termodynamiky

33 První termodynamický zákon Připomeňme vnitřní potenciální energie energie příslušející vzájemnému silovému působení částic vnitřní energie = součet vnitřní potenciální energie a kinetické energie částic, která přísluší jejich tepelnému (neuspořádanému) pohybu Jakým způsobem se může měnit vnitřní energie soustavy?

34 První termodynamický zákon Změna vnitřní energie konáním práce Například prudkým stlačením plynu dojde k jeho ohřátí a naopak prudkým rozpínáním k jeho citelnému ochlazení.

35 První termodynamický zákon Změna vnitřní energie tepelnou výměnou Dotkne-li se teplejší a chladnější těleso, po nějaké době se jejich teploty vyrovnají. Například smíšením horké a studené vody vznikne vlažná, lžička v horkém čaji se rychle ohřeje. Čím je to způsobeno? Částice obou těles konají tepelný pohyb a při dotyku na sebe vzájemně narážejí. Srážkou si předají část energie. Teplejší těleso tak část své celkové kinetické energie částic odevzdá chladnějšímu tělesu. Tomuto procesu se říká tepelná výměna a energii předané tímto způsobem teplo. Znovu poznamenejme, že energii může předat tepelnou výměnou i chladnější těleso teplejšímu tělesu, takový jev lze ale pozorovat pouze na mikroskopické úrovni za speciálních podmínek a není možné, aby probíhal soustavně.

36 První termodynamický zákon Teplo značka: Q jednotka: J (joule) je tedy forma energie, která je předána mezi dvěma tělesy procesem tepelné výměny. Má tudíž stejnou jednotku jako energie, tj. joule. Je to procesní fyzikální veličina, popisuje děj v soustavě, nikoliv její stav. Historicky se používaly také jiné jednotky tepla (energie). Nejznámější jednotkou je kalorie, což je teplo (energie), které je nutné dodat 1 g vody, aby se ohřála o 1 C.

37 První termodynamický zákon První termodynamický zákon je vlastně vyjádřením principu zachování energie. Říká, že vnitřní energii tělesa lze měnit pouze konáním práce (působením vnějších sil na těleso) anebo tepelnou výměnou a přitom platí, že změna vnitřní energie = vykonaná práce + dodané teplo, tj. U = W + Q.

38 První termodynamický zákon Znaménková konvence I Pochopitelně může těleso teplo jak přijímat, tak odevzdávat. Konvence je, že teplo tělesu dodané vyjadřujeme kladným znaménkem veličiny Q a teplo, které těleso odevzdalo, záporným znaménkem veličiny Q. Tj. Q > 0... těleso teplo přijímá Q < 0... těleso teplo odevzdává

39 První termodynamický zákon Znaménková konvence II Podobně také vnější síly mohou konat práci na tělese (například při jeho stlačování), anebo těleso může konat práci na svém okoĺı (například při rozpínání). Podobně jako výše to rozlišujeme znaménkem veličiny W : W > 0... okoĺı koná práci na tělese W < 0... těleso koná práci na okoĺı Protože nás častěji zajímá práce, kterou těleso koná na okoĺı, píšeme namísto W v prvním termodynamickém zákoně W, kde znaménkovou konvenci voĺıme přesně opačně W > 0... těleso koná práci na okoĺı W < 0... okoĺı koná práci na tělese a první termodynamický zákon pak píšeme ve tvaru Q = U + W.

40 První termodynamický zákon Perpetuum mobile prvního druhu První termodynamický zákon říká, že práci lze konat pouze na úkor dodaného tepla nebo vnitřní energie soustavy. Není možné, aby existoval (tepelný) stroj, který by neustále konal práci, aniž by mu byla dodána energie (ve formě tepla).

41 Tepelná kapacita. Kalorimetrická rovnice

42 Tepelná kapacita Co může nastat, když nějaká látka přijme energii (ve formě tepla)? vykoná se práce (např. plyn se může rozepnout) proběhne chemická reakce (změní se složení látky) látka roztaje/vypaří se (změní se skupenství látky) anebo to nejběžnější: zvýší se její teplota Pokud nastane (pouze) poslední případ, otázka zní: o kolik se teplota zvýší v závislosti na přijatém teple?

43 Tepelná kapacita To je pro každou látku různé. Vypovídají o tom dvě veličiny: tepelná kapacita měrná tepelná kapacita

44 Tepelná kapacita Tepelná kapacita zn.: C, jedn.: J. K 1 Tepelná kapacita tělesa udává teplo, které je potřeba tělesu dodat, aby se jeho teplota zvýšila o 1 kelvin. C = Q t. V základních jednotkách SI má jednotku [C] = J. K 1 = kg. m 2. s 2. K 1

45 Měrná tepelná kapacita Měrná tepelná kapacita značka: c, jednotka: J. kg 1. K 1 Měrná tepelná kapacita udává teplo, které je potřeba dodat 1 kg látky, aby se jeho teplota zvýšila o 1 kelvin. c = Q m t. V základních jednotkách SI má jednotku [c] = J. kg 1. K 1 = m 2. s 2. K 1

46 Kalorimetrická rovnice Při dotyku dvou těles s různou teplotou či smíšení dvou kapalin nebo plynů s různou teplotou mezi nimi proběhne tepelná výměna, po níž se teploty látek nakonec vyrovnají. Teplejší látka při tomto ději chladnější látce odevzdala energii ve formě tepla a naopak chladnější látka energii ve formě tepla přijala. Tato dvě tepla musí být stejná. Stejně tak tomu musí být i při smíšení více látek. Tělesa, jejichž teplota po tepelné výměně poklesla, teplo odevzdaly a naopak tělesa, jejichž teplota po tepelné výměně vzrostla, teplo přijaly. Součet všech odevzdaných tepel a součet všech přijatých tepel se, podle principu zachování energie, musí rovnat (pokud předpokládáme, že teplo neuniká do okoĺı).

47 Kalorimetrická rovnice Kalorimetrická rovnice Pokud v (adiabaticky) izolované soustavě probíhá tepelná výměna, potom tedy některá tělesa teplo odevzdávají a některá jej přijímají. Celkový součet odevzdaného a přijatého tepla musí být stejný. Q odevzdané = Q přijaté.

48 Kalorimetrická rovnice Kalorimetrická rovnice pro dvě látky Q odevzdané = Q přijaté m 1 c 1 (t 1 t) = m 2 c 2 (t t 2 ), kde m 1 je hmotnost na počátku teplejší látky, c 1 její měrná tepelná kapacita a t 1 její počáteční teplota. Podobně m 2 je hmotnost na počátku chladnější látky, c 2 její měrná tepelná kapacita a t 2 její počáteční teplota. Teplota t je společná teplota obou látek po proběhnutí tepelné výměny.

49 kde stejně jako dříve m 1 je hmotnost na počátku teplejší látky, c 1 její měrná tepelná kapacita a t 1 její počáteční teplota. Podobně m 2 je hmotnost na počátku chladnější látky, c 2 její měrná tepelná kapacita a t 2 její počáteční teplota. Teplota t je společná teplota obou látek i kalorimetru po proběhnutí tepelné výměny. Kalorimetrická rovnice Kalorimetrická rovnice pro dvě látky a kalorimetr Kalorimetrem nazýváme nádobu, ve které látky (kapaliny nebo plyny) mísíme. Při přesnějším výpočtu i tuto nádobu, obvykle na povrchu tepelně izolovanou, započítáváme jako účastníka tepelné výměny. Tepelná kapacita (nikoliv měrná tepelná kapacita) kalorimetru bývá zadána, označme ji jako C. V případě, že kalorimetr má na počátku teplotu t 3 a je na počátku chladnější než na konci, teplo přijímá a kalorimetrická rovnice má tvar Q odevzdané = Q přijaté m 1 c 1 (t 1 t) = m 2 c 2 (t t 2 ) + C (t t 3 ),

50 Kalorimetrická rovnice Kalorimetrická rovnice pro dvě látky a kalorimetr Pokud kalorimetr naopak teplo odevzdává (má na počátku vyšší teplotu než na konci), pak kalorimetrická rovnice má tvar m 1 c 1 (t 1 t) + C (t 3 t) = m 2 c 2 (t t 2 ). kde opět m 1 je hmotnost na počátku teplejší látky, c 1 její měrná tepelná kapacita a t 1 její počáteční teplota. Podobně m 2 je hmotnost na počátku chladnější látky, c 2 její měrná tepelná kapacita a t 2 její počáteční teplota. Teplota t je společná teplota obou látek i kalorimetru po proběhnutí tepelné výměny. C je tepelná kapacita kalorimetru a t 3 jeho počáteční teplota.

51 Kalorimetrická rovnice Příklady 1. V dokonale izolované nádobě smísíme 200 ml horké vody o teplotě 80 C a 50 ml chladné vody o teplotě 10. Jakou teplotu bude mít výsledná směs? Měrná tepelná kapacita vody je c = 4,2 kj. kg 1. K Jak se změní výsledek předchozího příkladu, jestliže namísto dokonale izolované nádoby použijeme plechový hrníček o tepelné kapacitě C = 100 J. K 1? (Předpokládejte, že chladná voda v něm byla nalita již dříve a na počátku tak má hrníček teplotu 10 C stejně jako chladnější voda.)

52 Měrná tepelná kapacita Měrná tepelná kapacita poznámky 1. Měrná tepelná kapacita záleží na skupenství a chemickém složení látky (a poněkud i na vnitřní struktuře). Největší měrnou tepelnou kapacitu z běžných látek má právě voda, malou tepelnou kapacitu mají kovy. Např. led: 2,1 kj. kg 1. K 1, voda: 4,2 kj. kg 1. K 1, olovo: 0,13 kj. kg 1. K Měrná tepelná kapacita závisí i na teplotě látky. Při velmi nízkých teplotách (kolem absolutní nuly) je tato závislost dokonce velmi prudká, zhruba přímo úměrná třetí mocnině teploty (Debyeův zákon), při vyšších teplotách dochází k tzv. tepelnému nasycení, kdy jsou změny tepelné kapacity už velmi malé (rozmezí většiny látek je někde od 100 do 600 K). Obecně s vyšší teplotou tepelná kapacita látky roste.

53 Přenos vnitřní energie

54 Přenos vnitřní energie Když zahříváme látku (kovovou tyč, hrnec s vodou) na jednom místě, nejprve se pochopitelně ohřeje tam, kde je nejbĺıže zdroji tepla. Až pak se postupně ohřívá zbytek tělesa. Jak se teplo (obecněji vnitřní energie) šíří látkou? Přenos tepla/vnitřní energie vedením (kondukcí) prouděním (konvekcí) zářením (sáláním, radiací)

55 Přenos vnitřní energie Přenos vedením V místech, kde je těleso teplejší, mají jeho částice větší kinetickou energii. Zbytek tělesa se ohřívá tepelnou výměnou: bud se děje tak, že teplejší (= rychlejší) částice více kmitají kolem svých rovnovážných poloh a tepelná výměna probíhá skrze srážky částic v tělese v kovech spíše než ke srážkám částic dochází k přesunu volných elektronů V prvním případě tepelná výměna probíhá mnohem pomaleji než v případě druhém. Kovy jsou dobrými tepelnými vodiči, zatímco například iontové krystaly (prakticky bez volných elektronů) jsou výborné tepelné izolanty.

56 Přenos vnitřní energie Ustálené vedení tepla v tyči (v desce) Q = λs t d τ Q je teplo, které za dobu τ projde průřezem S, je-li rozdíl teplot mezi konci tyče (desky) délky (tloušt ky) d udržován na stálé hodnotě t. Koeficient λ se nazývá součinitel tepelné vodivosti, má jednotku W. m 1. K 1. V základních jednotkách SI W m 1 K 1 = kg m 2 s 3. m 1 K 1 = kg. m. s 3. K 1 Poznámka: jde o nejjednodušší řešení tzv. rovnice vedení tepla, která je jednou z nejvíce studovaných diferenciálních rovnic v moderní matematice vůbec.

57 Přenos vnitřní energie Při přenosu tepla vedením tedy nedochází k přesunu hmoty, pouze ke srážkám částic v látce (nebo výměně elektronů). Přenos prouděním je typický pro kapaliny a plyny. Teplejší kapalina a plyn mají menší hustotu a díky volnému pohybu částic v tekutinách mají tendenci vystoupat k povrchu kapaliny, resp. co nejvýše to jde v případě plynu. Pokud tedy kapalinu nebo plyn zahříváme ve spodní části nádoby, samovolně dochází k soustavnému promíchávání teplejší a chladnější tekutiny. Naopak, pokud zahříváme horní část nádoby, k žádnému proudění hmoty (v důsledku zahřívání) nedojde. V praxi (elektrárny, chlazení motoru) se využívá nuceného proudění pomocí čerpadel.

58 Přenos vnitřní energie Přenos zářením Každé těleso vysílá elektromagnetické záření (tzv. tepelné záření) v infračervené části spektra (tj. není vidět). Vznik tohoto záření je způsoben tepelným pohybem částic v látce, o mechanismu vzniku bude ještě řeč později při probírání elektromagnetického záření obecně. Toto tepelné záření každá látka zčásti odráží a zčásti pohlcuje. Pokud více záření pohltí než samo vydá, pak se jeho teplota zvýší a naopak.

VNITŘNÍ ENERGIE. Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Fyzika - 2. ročník - Termika

VNITŘNÍ ENERGIE. Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Fyzika - 2. ročník - Termika VNITŘNÍ ENERGIE Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Fyzika - 2. ročník - Termika Zákon zachování energie Ze zákona zachování mechanické energie platí: Ek + Ep = konst. Ale: Vnitřní energie tělesa Každé těleso má

Více

Vnitřní energie, práce a teplo

Vnitřní energie, práce a teplo Vnitřní energie, práce a teplo Zákon zachování mechanické energie V izolované soustavě těles je v každém okamžiku úhrnná mechanická energie stálá. Mění se navzájem jen potenciální energie E p a kinetická

Více

Molekulová fyzika a termika:

Molekulová fyzika a termika: Molekulová fyzika a termika: 1. Měření teploty: 2. Délková roztažnost a Objemová roztažnost látek 3. Bimetal 4. Anomálie vody 5. Částicová stavba látek, vlastnosti látek 6. Atomová hmotnostní konstanta

Více

Termodynamické zákony

Termodynamické zákony Termodynamické zákony Makroskopická práce termodynamické soustavy Již jsme uvedli, že změna vnitřní energie soustavy je obecně vyvolána dvěma ději: tepelnou výměnou mezi soustavou a okolím a konáním práce

Více

Vnitřní energie, práce a teplo

Vnitřní energie, práce a teplo Vnitřní energie, práce a teplo Míček upustíme z výšky na podlahu o Míček padá zvětšuje se, zmenšuje se. Celková mechanická energie se - o Míček se od země odrazí a stoupá vzhůru zvětšuje se, zmenšuje se.

Více

Vnitřní energie, práce, teplo.

Vnitřní energie, práce, teplo. Vnitřní energie, práce, teplo. Vnitřní energie tělesa Částice uvnitř látek mají kinetickou a potenciální energii. Je to energie uvnitř tělesa, proto ji nazýváme vnitřní energie. Značíme ji písmenkem U

Více

Termodynamika 1. UJOP Hostivař 2014

Termodynamika 1. UJOP Hostivař 2014 Termodynamika 1 UJOP Hostivař 2014 Termodynamika Zabývá se tepelnými ději obecně. Existují 3 termodynamické zákony: 1. Celkové množství energie (všech druhů) izolované soustavy zůstává zachováno. 2. Teplo

Více

Termodynamika. Děj, který není kvazistatický, se nazývá nestatický.

Termodynamika. Děj, který není kvazistatický, se nazývá nestatický. Termodynamika Zabývá se ději, při nichž se mění tepelná energie v jiné druhy energie (zejména mechanické). Studuje vlastnosti látek bez přihlédnutí k jejich mikrostruktuře. Je vystavěna na axiomech (0.,

Více

Základy molekulové fyziky a termodynamiky

Základy molekulové fyziky a termodynamiky Základy molekulové fyziky a termodynamiky Molekulová fyzika je částí fyziky, která zkoumá vlastnosti látek na základě jejich vnitřní struktury, pohybu a vzájemného silového působení částic, z nichž jsou

Více

CELKOVÉ OPAKOVÁNÍ UČIVA + ZÁPIS DO ŠKOLNÍHO SEŠITU část 03 VNITŘNÍ ENERGIE, TEPLO.

CELKOVÉ OPAKOVÁNÍ UČIVA + ZÁPIS DO ŠKOLNÍHO SEŠITU část 03 VNITŘNÍ ENERGIE, TEPLO. CELKOVÉ OPAKOVÁNÍ UČIVA + ZÁPIS DO ŠKOLNÍHO SEŠITU část 03 VNITŘNÍ ENERGIE, TEPLO. 01) Složení látek opakování učiva 6. ročníku: Všechny látky jsou složeny z částic nepatrných rozměrů (tj. atomy, molekuly,

Více

Termodynamika. T [K ]=t [ 0 C] 273,15 T [ K ]= t [ 0 C] termodynamická teplota: Stavy hmoty. jednotka: 1 K (kelvin) = 1/273,16 část termodynamické

Termodynamika. T [K ]=t [ 0 C] 273,15 T [ K ]= t [ 0 C] termodynamická teplota: Stavy hmoty. jednotka: 1 K (kelvin) = 1/273,16 část termodynamické Termodynamika termodynamická teplota: Stavy hmoty jednotka: 1 K (kelvin) = 1/273,16 část termodynamické teploty trojného bodu vody (273,16 K = 0,01 o C). 0 o C = 273,15 K T [K ]=t [ 0 C] 273,15 T [ K ]=

Více

Mol. fyz. a termodynamika

Mol. fyz. a termodynamika Molekulová fyzika pracuje na základě kinetické teorie látek a statistiky Termodynamika zkoumání tepelných jevů a strojů nezajímají nás jednotlivé částice Molekulová fyzika základem jsou: Látka kteréhokoli

Více

Základní poznatky. Teplota Vnitřní energie soustavy Teplo

Základní poznatky. Teplota Vnitřní energie soustavy Teplo Molekulová fyzika a termika Základní poznatky Základní poznatky Teplota Vnitřní energie soustavy Teplo Termika = část fyziky zabývající se studiem vlastností látek a jejich změn souvisejících s teplotou

Více

MOLEKULOVÁ FYZIKA A TERMODYNAMIKA

MOLEKULOVÁ FYZIKA A TERMODYNAMIKA MOLEKULOVÁ FYZIKA A TERMODYNAMIKA 4. TEPLO, TEPLOTA, TEPELNÁ VÝMĚNA Autor: Ing. Eva Jančová DESS SOŠ a SOU spol. s r. o. TEPLO Teplo je míra změny vnitřní energie, kterou systém vymění při styku s jiným

Více

T0 Teplo a jeho měření

T0 Teplo a jeho měření Teplo a jeho měření 1 Teplo 2 Kalorimetrie Kalorimetr 3 Tepelná kapacita 3.1 Měrná tepelná kapacita Měrná tepelná kapacita při stálém objemu a stálém tlaku Poměr měrných tepelných kapacit 3.2 Molární tepelná

Více

ÚVOD DO TERMODYNAMIKY

ÚVOD DO TERMODYNAMIKY ÚVOD DO TERMODYNAMIKY Termodynamika: Nauka o obecných zákonitostech, kterými se se řídí transformace CELKOVÉ energie makroskopických systémů v její různé formy. Je založena na výsledcích experimentílních

Více

Molekulová fyzika a termodynamika

Molekulová fyzika a termodynamika Molekulová fyzika a termodynamika Molekulová fyzika a termodynamika Úvod, vnitřní energie soustavy, teplo, teplota, stavová rovnice ideálního plynu Termodynamické zákony, termodynamické děje Teplotní a

Více

ÚVODNÍ POJMY, VNITŘNÍ ENERGIE, PRÁCE A TEPLO POJMY K ZOPAKOVÁNÍ. Testové úlohy varianta A

ÚVODNÍ POJMY, VNITŘNÍ ENERGIE, PRÁCE A TEPLO POJMY K ZOPAKOVÁNÍ. Testové úlohy varianta A Škola: Autor: DUM: Vzdělávací obor: Tematický okruh: Téma: Masarykovo gymnázium Vsetín Mgr. Jitka Novosadová MGV_F_SS_3S3_D08_Z_OPAK_T_Uvodni_pojmy_vnitrni_energie _prace_teplo_t Člověk a příroda Fyzika

Více

2.1 Empirická teplota

2.1 Empirická teplota Přednáška 2 Teplota a její měření Termika zkoumá tepelné vlastnosti látek a soustav těles, jevy spojené s tepelnou výměnou, chování soustav při tepelné výměně, změny skupenství látek, atd. 2.1 Empirická

Více

Vnitřní energie. Teplo. Tepelná výměna.

Vnitřní energie. Teplo. Tepelná výměna. Vnitřní energie. Teplo. Tepelná výměna. A) Výklad: Vnitřní energie vnitřní energie označuje součet celkové kinetické energie částic (tj. rotační + vibrační + translační energie) a celkové polohové energie

Více

TEPELNÉ JEVY. Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Fyzika - Tercie

TEPELNÉ JEVY. Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Fyzika - Tercie TEPELNÉ JEVY Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Fyzika - Tercie Vnitřní energie tělesa Každé těleso se skládá z látek. Látky se skládají z částic. neustálý neuspořádaný pohyb kinetická energie vzájemné působení

Více

Kalorimetrická měření I

Kalorimetrická měření I KATEDRA EXPERIMENTÁLNÍ FYZIKY PŘÍRODOVĚDECKÁ FAKULTA UNIVERZITY PALACKÉHO V OLOMOUCI FYZIKÁLNÍ PRAKTIKUM Z MOLEKULOVÉ FYZIKY A TERMODYNAMIKY Kalorimetrická měření I Úvod Teplo Teplo Q je určeno energií,

Více

Teplota jedna ze základních jednotek soustavy SI, vyjadřována je v Kelvinech (značka K) další používané stupnice: Celsiova, Fahrenheitova

Teplota jedna ze základních jednotek soustavy SI, vyjadřována je v Kelvinech (značka K) další používané stupnice: Celsiova, Fahrenheitova 1 Rozložení, distribuce tepla Teplota je charakteristika tepelného stavu hmoty je to stavová veličina, charakterizující termodynamickou rovnováhu systému. Teplo vyjadřuje kinetickou energii částic. Teplota

Více

Ideální plyn. Stavová rovnice Děje v ideálním plynu Práce plynu, Kruhový děj, Tepelné motory

Ideální plyn. Stavová rovnice Děje v ideálním plynu Práce plynu, Kruhový děj, Tepelné motory Struktura a vlastnosti plynů Ideální plyn Vlastnosti ideálního plynu: Ideální plyn Stavová rovnice Děje v ideálním plynu Práce plynu, Kruhový děj, epelné motory rozměry molekul jsou ve srovnání se střední

Více

Přednášky z lékařské biofyziky Biofyzikální ústav Lékařské fakulty Masarykovy univerzity, Brno

Přednášky z lékařské biofyziky Biofyzikální ústav Lékařské fakulty Masarykovy univerzity, Brno Přednášky z lékařské biofyziky Biofyzikální ústav Lékařské fakulty Masarykovy univerzity, Brno JAMES WATT 19.1.1736-19.8.1819 Termodynamika principy, které vládnou přírodě Obsah přednášky Vysvětlení základních

Více

IDEÁLNÍ PLYN. Stavová rovnice

IDEÁLNÍ PLYN. Stavová rovnice IDEÁLNÍ PLYN Stavová rovnice Ideální plyn ) rozměry molekul jsou zanedbatelné vzhledem k jejich vzdálenostem 2) molekuly plynu na sebe působí jen při vzájemných srážkách 3) všechny srážky jsou dokonale

Více

Práce, výkon, energie

Práce, výkon, energie Práce, výkon, energie (test version, not revised) Petr Pošta pposta@karlin.mff.cuni.cz 23. října 2009 Obsah Mechanická práce Výkon, příkon, účinnost Mechanická energie Kinetická energie Potenciální energie

Více

Integrovaná střední škola, Hlaváčkovo nám. 673, Slaný

Integrovaná střední škola, Hlaváčkovo nám. 673, Slaný Označení materiálu: VY_32_INOVACE_STEIV_FYZIKA1_11 Název materiálu: Teplo a teplota. Tematická oblast: Fyzika 1.ročník Anotace: Prezentace slouží k vysvětlení základních fyzikálních veličin tepla a teploty.

Více

Základem molekulové fyziky je kinetická teorie látek. Vychází ze tří pouček:

Základem molekulové fyziky je kinetická teorie látek. Vychází ze tří pouček: Molekulová fyzika zkoumá vlastnosti látek na základě jejich vnitřní struktury, pohybu a vzájemného působení částic, ze kterých se látky skládají. Termodynamika se zabývá zákony přeměny různých forem energie

Více

soustava - část prostoru s látkovou náplní oddělená od okolí skutečnými nebo myšlenými stěnami okolí prostor vně uvažované soustavy

soustava - část prostoru s látkovou náplní oddělená od okolí skutečnými nebo myšlenými stěnami okolí prostor vně uvažované soustavy Soustava soustava - část prostoru s látkovou náplní oddělená od okolí skutečnými nebo myšlenými stěnami okolí prostor vně uvažované soustavy Okolí Hraniční plocha Soustava Soustava Rozdělení podle vztahu

Více

SEZNAM POKUSŮ TEPLO 1 NÁVODY NA POKUSY MĚŘENÍ TEPLOT. Měření teplot. Používání teploměru. (1.1.) Kalibrace teploměru. (1.2.

SEZNAM POKUSŮ TEPLO 1 NÁVODY NA POKUSY MĚŘENÍ TEPLOT. Měření teplot. Používání teploměru. (1.1.) Kalibrace teploměru. (1.2. TEPLO TA1 419.0008 TEPLO 1 SEZNAM POKUSŮ MĚŘENÍ TEPLOT Měření teplot. Používání teploměru. (1.1.) Kalibrace teploměru. (1.2.) KALORIMETRIE Teplotní rovnováha. (2.1.) Studium kalorimetru. (2.2.) Křivka

Více

3 Mechanická energie 5 3.1 Kinetická energie... 6 3.3 Potenciální energie... 6. 3.4 Zákon zachování mechanické energie... 9

3 Mechanická energie 5 3.1 Kinetická energie... 6 3.3 Potenciální energie... 6. 3.4 Zákon zachování mechanické energie... 9 Obsah 1 Mechanická práce 1 2 Výkon, příkon, účinnost 2 3 Mechanická energie 5 3.1 Kinetická energie......................... 6 3.2 Potenciální energie........................ 6 3.3 Potenciální energie........................

Více

MOLEKULOVÁ FYZIKA A TERMODYNAMIKA

MOLEKULOVÁ FYZIKA A TERMODYNAMIKA MOLEKULOVÁ FYZIKA A TERMODYNAMIKA 2 metody zkoumání látek na základě vnějších projevů: I. KINETICKÁ TEORIE LÁTEK -studium vlastností látek na základě vnitřní struktury, pohybu a vzájemného působení jednotlivých

Více

Práce, výkon, energie

Práce, výkon, energie Práce, výkon, energie (test version, not revised) Petr Pošta pposta@karlin.mff.cuni.cz 11. listopadu 2009 Obsah Mechanická práce Výkon, příkon, účinnost Mechanická energie Kinetická energie Potenciální

Více

Stanovení měrného tepla pevných látek

Stanovení měrného tepla pevných látek 61 Kapitola 10 Stanovení měrného tepla pevných látek 10.1 Úvod O teple se dá říci, že souvisí s energií neuspořádaného pohybu molekul. Úhrnná pohybová energie neuspořádaného pohybu molekul, pohybu postupného,

Více

Fyzikální vzdělávání. 1. ročník. Učební obor: Kuchař číšník Kadeřník. Implementace ICT do výuky č. CZ.1.07/1.1.02/02.0012 GG OP VK

Fyzikální vzdělávání. 1. ročník. Učební obor: Kuchař číšník Kadeřník. Implementace ICT do výuky č. CZ.1.07/1.1.02/02.0012 GG OP VK Fyzikální vzdělávání 1. ročník Učební obor: Kuchař číšník Kadeřník 1 2 Termika 2.1Teplota, teplotní roztažnost látek 2.2 Teplo a práce, přeměny vnitřní energie tělesa 2.3 Tepelné motory 2.4 Struktura pevných

Více

V izolované soustavě nedochází k výměně tepla s okolím. Dokonalá izolovaná soustava neexistuje, nejvíce se jí blíží kalorimetr nebo termoska.

V izolované soustavě nedochází k výměně tepla s okolím. Dokonalá izolovaná soustava neexistuje, nejvíce se jí blíží kalorimetr nebo termoska. Teplo a vnitřní energie pracovní list Vnitřní energie Všechny tělesa se skládají z částic, které vykonávají neustálý a neuspořádaný pohyb a které na sebe navzájem silově působí. Částice uvnitř všech těles

Více

LOGO. Molekulová fyzika

LOGO. Molekulová fyzika Molekulová fyzika Molekulová fyzika Molekulová fyzika vysvětluje fyzikální jevy na základě znalosti jejich částicové struktury. Jejím základem je kinetická teorie látek (KTL). KTL obsahuje tři tvrzení:

Více

TERMOMECHANIKA 15. Základy přenosu tepla

TERMOMECHANIKA 15. Základy přenosu tepla FSI VUT v Brně, Energetický ústav Odbor termomechaniky a techniky prostředí Prof. Ing. Milan Pavelek, CSc. TERMOMECHANIKA 15. Základy přenosu tepla OSNOVA 15. KAPITOLY Tři mechanizmy přenosu tepla Tepelný

Více

TERMOMECHANIKA 1. Základní pojmy

TERMOMECHANIKA 1. Základní pojmy 1 FSI VUT v Brně, Energetický ústav Odbor termomechaniky a techniky prostředí prof. Ing. Milan Pavelek, CSc. TERMOMECHANIKA 1. Základní pojmy OSNOVA 1. KAPITOLY Termodynamická soustava Energie, teplo,

Více

LOGO. Struktura a vlastnosti plynů Ideální plyn

LOGO. Struktura a vlastnosti plynů Ideální plyn Struktura a vlastnosti plynů Ideální plyn Ideální plyn Protože popsat chování plynů je nad naše možnosti, zavádíme zjednodušený model tzv. ideálního plynu, který má tyto vlastnosti: Částice ideálního plynu

Více

Fyzikální chemie. Magda Škvorová KFCH CN463 magda.skvorova@ujep.cz, tel. 3302. 14. února 2013

Fyzikální chemie. Magda Škvorová KFCH CN463 magda.skvorova@ujep.cz, tel. 3302. 14. února 2013 Fyzikální chemie Magda Škvorová KFCH CN463 magda.skvorova@ujep.cz, tel. 3302 14. února 2013 Co je fyzikální chemie? Co je fyzikální chemie? makroskopický přístup: (klasická) termodynamika nerovnovážná

Více

V izolované soustavě nedochází k výměně tepla s okolím. Dokonalá izolovaná soustava neexistuje, nejvíce se jí blíží kalorimetr nebo termoska.

V izolované soustavě nedochází k výměně tepla s okolím. Dokonalá izolovaná soustava neexistuje, nejvíce se jí blíží kalorimetr nebo termoska. Teplo a vnitřní energie pracovní list Vnitřní energie Všechny tělesa se skládají z částic, které vykonávají neustálý a neuspořádaný pohyb a které na sebe navzájem silově působí. Částice uvnitř všech těles

Více

II. VNITŘNÍ ENERGIE, PRÁCE A TEPLO

II. VNITŘNÍ ENERGIE, PRÁCE A TEPLO II. VNITŘNÍ ENERGIE, PRÁCE A TEPLO 2.1 Vnitřní energie tělesa a) celková energie (termodynamické) soustavy E tvořena kinetickou energií E k jejího makroskopického pohybu jako celku potenciální energií

Více

Termodynamika (td.) se obecně zabývá vzájemnými vztahy a přeměnami různých druhů

Termodynamika (td.) se obecně zabývá vzájemnými vztahy a přeměnami různých druhů Termodynamika (td.) se obecně zabývá vzájemnými vztahy a přeměnami různých druhů energií (mechanické, tepelné, elektrické, magnetické, chemické a jaderné) při td. dějích. Na rozdíl od td. cyklických dějů

Více

Teplo, práce a 1. věta termodynamiky

Teplo, práce a 1. věta termodynamiky eplo, práce a. věta termodynamiky eplo ( tepelná energie) Nyní již víme, že látka (plyn) s vyšší teplotou obsahuje částice (molekuly), které se pohybují s vyššími rychlostmi a můžeme posoudit, co se stane

Více

Elektroenergetika 1. Termodynamika a termodynamické oběhy

Elektroenergetika 1. Termodynamika a termodynamické oběhy Termodynamika a termodynamické oběhy Termodynamika Popisuje procesy, které zahrnují změny teploty, přeměny energie a vzájemný vztah mezi tepelnou energií a mechanickou prací Opakování fyziky Termodynamický

Více

metoda je základem fenomenologické vědy termodynamiky, statistická metoda je základem kinetické teorie plynů, na níž si princip této metody ukážeme.

metoda je základem fenomenologické vědy termodynamiky, statistická metoda je základem kinetické teorie plynů, na níž si princip této metody ukážeme. Přednáška 1 Úvod Při studiu tepelných vlastností látek a jevů probíhajících při tepelné výměně budeme používat dvě různé metody zkoumání: termodynamickou a statistickou. Termodynamická metoda je základem

Více

Termodynamika materiálů. Vztahy a přeměny různých druhů energie při termodynamických dějích podmínky nutné pro uskutečnění fázových přeměn

Termodynamika materiálů. Vztahy a přeměny různých druhů energie při termodynamických dějích podmínky nutné pro uskutečnění fázových přeměn Termodynamika materiálů Vztahy a přeměny různých druhů energie při termodynamických dějích podmínky nutné pro uskutečnění fázových přeměn Důležité konstanty Standartní podmínky Avogadrovo číslo N A = 6,023.10

Více

KINETICKÁ TEORIE LÁTEK

KINETICKÁ TEORIE LÁTEK ZÁKLADNÍ POZNATKY V mechanice je pohled na tělesa makroskopický makros = veliký, na zákon zachování energie pohlížíme tak, že nás nezajímá částicová struktura, v molekulové fyzice se zajímáme o tom, co

Více

F8 - Změny skupenství Číslo variace: 1

F8 - Změny skupenství Číslo variace: 1 F8 - Změny skupenství Číslo variace: 1 1. K vypařování kapaliny dochází: při každé teplotě v celém jejím objemu pouze při teplotě 100 C v celém objemu kapaliny pouze při normální teplotě a normálním tlaku

Více

2.4 Stavové chování směsí plynů Ideální směs Ideální směs reálných plynů Stavové rovnice pro plynné směsi

2.4 Stavové chování směsí plynů Ideální směs Ideální směs reálných plynů Stavové rovnice pro plynné směsi 1. ZÁKLADNÍ POJMY 1.1 Systém a okolí 1.2 Vlastnosti systému 1.3 Vybrané základní veličiny 1.3.1 Množství 1.3.2 Délka 1.3.2 Délka 1.4 Vybrané odvozené veličiny 1.4.1 Objem 1.4.2 Hustota 1.4.3 Tlak 1.4.4

Více

IDEÁLNÍ PLYN 14. TEPELNÉ STROJE, PRVNÍ A DRUHÝ TERMODYNAMICKÝ ZÁKON

IDEÁLNÍ PLYN 14. TEPELNÉ STROJE, PRVNÍ A DRUHÝ TERMODYNAMICKÝ ZÁKON IDEÁLNÍ PLYN 14. TEPELNÉ STROJE, PRVNÍ A DRUHÝ TERMODYNAMICKÝ ZÁKON Autor: Ing. Eva Jančová DESS SOŠ a SOU spol. s r. o. TEPELNÝ STROJ Tepelný stroj je stroj, který pracuje na základě prvního termodynamického

Více

6. Jaký je výkon vařiče, který ohřeje 1 l vody o 40 C během 5 minut? Měrná tepelná kapacita vody je W)

6. Jaký je výkon vařiče, který ohřeje 1 l vody o 40 C během 5 minut? Měrná tepelná kapacita vody je W) TEPLO 1. Na udržení stále teploty v místnosti se za hodinu spotřebuje 4,2 10 6 J tepla. olik vody proteče radiátorem ústředního topení za hodinu, jestliže má voda při vstupu do radiátoru teplotu 80 ºC

Více

Molekulová fyzika a termika. Přehled základních pojmů

Molekulová fyzika a termika. Přehled základních pojmů Molekulová fyzika a termika Přehled základních pojmů Kinetická teorie látek Vychází ze tří experimentálně ověřených poznatků: 1) Látky se skládají z částic - molekul, atomů nebo iontů, mezi nimiž jsou

Více

5.4 Adiabatický děj Polytropický děj Porovnání dějů Základy tepelných cyklů První zákon termodynamiky pro cykly 42 6.

5.4 Adiabatický děj Polytropický děj Porovnání dějů Základy tepelných cyklů První zákon termodynamiky pro cykly 42 6. OBSAH Předmluva 9 I. ZÁKLADY TERMODYNAMIKY 10 1. Základní pojmy 10 1.1 Termodynamická soustava 10 1.2 Energie, teplo, práce 10 1.3 Stavy látek 11 1.4 Veličiny popisující stavy látek 12 1.5 Úlohy technické

Více

Elektroenergetika 1. Termodynamika

Elektroenergetika 1. Termodynamika Elektroenergetika 1 Termodynamika Termodynamika Popisuje procesy, které zahrnují změny teploty, přeměny energie a vzájemný vztah mezi tepelnou energií a mechanickou prací Opakování fyziky Termodynamický

Více

Termika termika - teplota, teplo a práce termodynamické zákony tepelná vodivost - tepelná kapacita skupenské teplo

Termika termika - teplota, teplo a práce termodynamické zákony tepelná vodivost - tepelná kapacita skupenské teplo Termika termika - teplota, teplo a práce termodynamické zákony tepelná vodivost - tepelná kapacita skupenské teplo teplo, teplota, práce, tepelná vodivost Teplo část vnitřní energie tělesa = součet kinetické

Více

TERMODYNAMIKA Kalorimetrie TENTO PROJEKT JE SPOLUFINANCOVÁN EVROPSKÝM SOCIÁLNÍM FONDEM A STÁTNÍM ROZPOČTEM ČESKÉ REPUBLIKY.

TERMODYNAMIKA Kalorimetrie TENTO PROJEKT JE SPOLUFINANCOVÁN EVROPSKÝM SOCIÁLNÍM FONDEM A STÁTNÍM ROZPOČTEM ČESKÉ REPUBLIKY. TERMODYNAMIKA Kalorimetrie TENTO PROJEKT JE SPOLUFINANCOVÁN EVROPSKÝM SOCIÁLNÍM FONDEM A STÁTNÍM ROZPOČTEM ČESKÉ REPUBLIKY. Ze zkušenosti víme, že při styku dvou různě teplých těles se jejich teploty vyrovnávají.

Více

Šíření tepla. Obecnéprincipy

Šíření tepla. Obecnéprincipy Šíření tepla Obecnéprincipy Šíření tepla Obecně: Šíření tepla je výměna tepelné energie v tělese nebo mezi tělesy, která nastává při rozdílu teplot. Těleso s vyšší teplotou má větší tepelnou energii. Šíření

Více

Kinetická teorie ideálního plynu

Kinetická teorie ideálního plynu Přednáška 10 Kinetická teorie ideálního plynu 10.1 Postuláty kinetické teorie Narozdíl od termodynamiky kinetická teorie odvozuje makroskopické vlastnosti látek (např. tlak, teplotu, vnitřní energii) na

Více

Měření měrného skupenského tepla tání ledu

Měření měrného skupenského tepla tání ledu KATEDRA EXPERIMENTÁLNÍ FYZIKY PŘÍRODOVĚDECKÁ FAKULTA UNIVERZITY PALACKÉHO V OLOMOUCI FYZIKÁLNÍ PRAKTIKUM Z MOLEKULOVÉ FYZIKY A TERMODYNAMIKY Měření měrného skupenského tepla tání ledu Úvod Tání, měrné

Více

CHEMICKÁ ENERGETIKA. Celá termodynamika je logicky odvozena ze tří základních principů, které mají axiomatický charakter.

CHEMICKÁ ENERGETIKA. Celá termodynamika je logicky odvozena ze tří základních principů, které mají axiomatický charakter. CHEMICKÁ ENERGETIKA Energetickou stránkou soustav a změnami v těchto soustavách se zabývá fyzikální disciplína termodynamika. Z široké oblasti obecné termodynamiky se chemická termodynamika zajímá o chemické

Více

Laboratorní práce č. 2: Určení měrné tepelné kapacity látky

Laboratorní práce č. 2: Určení měrné tepelné kapacity látky Přírodní vědy moderně a interaktivně FYZIKA 4. ročník šestiletého a 2. ročník čtyřletého studia Laboratorní práce č. 2: Určení měrné tepelné kapacity látky Přírodní vědy moderně a interaktivně FYZIKA

Více

Název: Ověření kalorimetrické rovnice, tepelná výměna

Název: Ověření kalorimetrické rovnice, tepelná výměna Název: Ověření kalorimetrické rovnice, tepelná výměna Autor: Mgr. Petr Majer Název školy: Gymnázium Jana Nerudy, škola hl. města Prahy Předmět (mezipředmětové vztahy) : Fyzika (Matematika) Tematický celek:

Více

MOLEKULOVÁ FYZIKA A TERMKA MOLEKULOVÁ FYZIKA A TERMIKA

MOLEKULOVÁ FYZIKA A TERMKA MOLEKULOVÁ FYZIKA A TERMIKA Předmět: Ročník: Vytvořil: Datum: FYZIKA PRVNÍ MGR. JÜTTNEROVÁ 3.. 04 Název zpracovaného celku: MOLEKULOVÁ FYZIKA A TERMKA MOLEKULOVÁ FYZIKA A TERMIKA Studuje tělesa na základě jejich částicové struktury.

Více

Vnitřní energie, teplo a práce

Vnitřní energie, teplo a práce Přednáška 3 Vnitřní energie, teplo a práce 3.1 Vnitřní energie Pro popis stavu termodynamických soustav je výhodné zavést stavovou funkci, tzv. vnitřní energii soustavy U, která vyjadřuje charakter pohybu

Více

3 pokusy z termiky. Vojtěch Jelen Fyzikální seminář LS 2014

3 pokusy z termiky. Vojtěch Jelen Fyzikální seminář LS 2014 3 pokusy z termiky Vojtěch Jelen Fyzikální seminář LS 2014 Obsah 1. Pokus online 2. Měření teploty cihly 3. Vypařování střely 1. Kalorimetrie Zabývá se měřením tepla a studuje vlastnosti látek a jejich

Více

měření teploty Molekulová fyzika a termika Teplotní délková roztažnost V praxi úlohy

měření teploty Molekulová fyzika a termika Teplotní délková roztažnost V praxi úlohy měření teploty Molekulová fyzika a termika rozdíl mezi stupnicí celsiovskou a termodynamickou př. str. 173 (nové vydání s. 172) teplo(to)měry roztažnost látek rtuťový, lihový, bimetalový vodivost polovodičů

Více

Digitální učební materiál. III/2 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT Příjemce podpory Gymnázium, Jevíčko, A. K.

Digitální učební materiál. III/2 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT Příjemce podpory Gymnázium, Jevíčko, A. K. Digitální učební materiál Číslo projektu CZ.1.07/1.5.00/34.0802 Název projektu Zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT Číslo a název šablony klíčové aktivity III/2 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím

Více

Výpočtové nadstavby pro CAD

Výpočtové nadstavby pro CAD Výpočtové nadstavby pro CAD 4. přednáška eplotní úlohy v MKP Michal Vaverka, Martin Vrbka Přenos tepla Př: Uvažujme pro jednoduchost spalovací motor chlazený vzduchem. Spalováním vzniká teplo, které se

Více

Měření měrné telené kapacity pevných látek

Měření měrné telené kapacity pevných látek Měření měrné telené kapacity pevných látek Úkol :. Určete tepelnou kapacitu kalorimetru.. Určete měrnou tepelnou kapacitu daných těles. 3. Naměřené hodnoty porovnejte s hodnotami uvedených v tabulkách

Více

TERMIKA. (Petr Jizba) Doporučená literatura:

TERMIKA. (Petr Jizba) Doporučená literatura: Doporučená literatura: TERMIKA (Petr Jizba) http://www.fjfi.cvut.cz/files/k402/pers_hpgs/jizba/ Z. Maršák, Termodynamika a statistická fyzika (ČVUT 2000) J. Kvasnica, Termodynamika, (SNTL 1965) K. Huang,

Více

TEPLO A TEPELNÉ STROJE

TEPLO A TEPELNÉ STROJE TEPLO A TEPELNÉ STROJE STROJE A ZAŘÍZENÍ ČÁSTI A MECHANISMY STROJŮ ENERGIE,, PRÁCE A TEPLO Energie - z řeckého energia: aktivita, činnost. Ve strojírenské praxi se projevuje jako dominantní energie mechanická.

Více

9. Struktura a vlastnosti plynů

9. Struktura a vlastnosti plynů 9. Struktura a vlastnosti plynů Osnova: 1. Základní pojmy 2. Střední kvadratická rychlost 3. Střední kinetická energie molekuly plynu 4. Stavová rovnice ideálního plynu 5. Jednoduché děje v plynech a)

Více

SVOBODA, E., BAKULE, R.

SVOBODA, E., BAKULE, R. Termodynamika 1. Termodynamika 2. Termodynamická soustava 3. Termodynamický stav 4. Veličiny: látkové množství, molární veličina, vnitřní energie, práce v termodynamice 5. Termodynamické principy: nultý

Více

Cvičení: APLIKOVANÁ BIOKLIMATOLOGIE. Ing. Petr Hlavinka, Ph.D. Dveře č. N5068 (tel.: 3090) phlavinka@centrum.cz

Cvičení: APLIKOVANÁ BIOKLIMATOLOGIE. Ing. Petr Hlavinka, Ph.D. Dveře č. N5068 (tel.: 3090) phlavinka@centrum.cz Cvičení: APLIKOVANÁ BIOKLIMATOLOGIE Ing. Petr Hlavinka, Ph.D. Dveře č. N5068 (tel.: 3090) phlavinka@centrum.cz Zápočet: -Docházka na cvičení (max. 2 absence) -Vyřešit 3 samostatné úkoly Meteorologická

Více

13 otázek za 1 bod = 13 bodů Jméno a příjmení:

13 otázek za 1 bod = 13 bodů Jméno a příjmení: 13 otázek za 1 bod = 13 bodů Jméno a příjmení: 4 otázky za 2 body = 8 bodů Datum: 1 příklad za 3 body = 3 body Body: 1 příklad za 6 bodů = 6 bodů Celkem: 30 bodů příklady: 1) Sportovní vůz je schopný zrychlit

Více

PROCESY V TECHNICE BUDOV 11

PROCESY V TECHNICE BUDOV 11 UNIVERZITA TOMÁŠE BATI VE ZLÍNĚ FAKULTA APLIKOVANÉ INFORMATIKY PROCESY V TECHNICE BUDOV 11 Dagmar Janáčová, Hana Charvátová, Zlín 2013 Tento studijní materiál vznikl za finanční podpory Evropského sociálního

Více

STRUKTURA A VLASTNOSTI PLYNŮ POJMY K ZOPAKOVÁNÍ. Testové úlohy varianta A

STRUKTURA A VLASTNOSTI PLYNŮ POJMY K ZOPAKOVÁNÍ. Testové úlohy varianta A Škola: Autor: DUM: Vzdělávací obor: Tematický okruh: Téma: Masarykovo gymnázium Vsetín Mgr. Jitka Novosadová MGV_F_SS_3S3_D09_Z_OPAK_T_Plyny_T Člověk a příroda Fyzika Struktura a vlastnosti plynů Opakování

Více

Látkové množství n poznámky 6.A GVN

Látkové množství n poznámky 6.A GVN Látkové množství n poznámky 6.A GVN 10. září 2007 charakterizuje látky z hlediska počtu částic (molekul, atomů, iontů), které tato látka obsahuje je-li v tělese z homogenní látky N částic, pak látkové

Více

Termodynamika - určení měrné tepelné kapacity pevné látky

Termodynamika - určení měrné tepelné kapacity pevné látky I N V E S T I C E D O R O Z V O J E V Z D Ě L Á V Á N Í TENTO PROJEKT JE SPOLUFINANCOVÁN EVROPSKÝM SOCIÁLNÍM FONDEM A STÁTNÍM ROZPOČTEM ČESKÉ REPUBLIKY Laboratorní práce č. 3 Termodynamika - určení měrné

Více

MOLEKULOVÁ FYZIKA A TERMODYNAMIKA

MOLEKULOVÁ FYZIKA A TERMODYNAMIKA MOLEKULOVÁ FYZIKA A TERMODYNAMIKA 5. TEPLOTNÍ STUPNICE Autor: Ing. Eva Jančová DESS SOŠ a SOU spol. s r. o. TEPLOTNÍ STUPNICE Teplotních stupnic existuje více: - Kelvinova stupnice - Fahrenheitova stupnice

Více

Tepelná vodivost. střední rychlost. T 1 > T 2 z. teplo přenesené za čas dt: T 1 T 2. tepelný tok střední volná dráha. součinitel tepelné vodivosti

Tepelná vodivost. střední rychlost. T 1 > T 2 z. teplo přenesené za čas dt: T 1 T 2. tepelný tok střední volná dráha. součinitel tepelné vodivosti Tepelná vodivost teplo přenesené za čas dt: T 1 > T z T 1 S tepelný tok střední volná dráha T součinitel tepelné vodivosti střední rychlost Tepelná vodivost součinitel tepelné vodivosti při T = 300 K součinitel

Více

TEPLOTA (termodynamické a statistické pojetí)

TEPLOTA (termodynamické a statistické pojetí) TEPLOTA (termodynamické a statistické pojetí) TEPELNÁ ROVNOVÁHA TEPLOTA, TEPLOTNÍ STUPNICE Teplota jako statistická veličina Prof. RNDr. Emanuel Svoboda, CSc. Původ slova Podnět a příčina určitého druhu

Více

Nultá věta termodynamická

Nultá věta termodynamická TERMODYNAMIKA Nultá věta termodynamická 2 Práce 3 Práce - příklady 4 1. věta termodynamická 5 Entalpie 6 Tepelné kapacity 7 Vnitřní energie a entalpie ideálního plynu 8 Výpočet tepla a práce 9 Adiabatický

Více

Laboratorní práce č. 2: Určení měrného skupenského tepla tání ledu

Laboratorní práce č. 2: Určení měrného skupenského tepla tání ledu Přírodní vědy moderně a interaktivně FYZIKA 1. ročník šestiletého studia Laboratorní práce č. 2: Určení měrného skupenského tepla tání ledu ymnázium Přírodní vědy moderně a interaktivně FYZIKA 1. ročník

Více

Nauka o materiálu. Přednáška č.10 Difuze v tuhých látkách, fáze a fázové přeměny

Nauka o materiálu. Přednáška č.10 Difuze v tuhých látkách, fáze a fázové přeměny Nauka o materiálu Přednáška č.10 Difuze v tuhých látkách, fáze a fázové přeměny Difuze v tuhých látkách Difuzí nazýváme přesun atomů nebo iontů na vzdálenost větší než je meziatomová vzdálenost. Hnací

Více

Termomechanika cvičení

Termomechanika cvičení KATEDRA ENERGETICKÝCH STROJŮ A ZAŘÍZENÍ Termomechanika cvičení 1. cvičení Ing. Michal Volf / 18.02.2019 Informace o cvičení Ing. Michal Volf Email: volfm@kke.zcu.cz Konzultace: po vzájemné dohodě prezentace

Více

VÝUKOVÝ MATERIÁL. 0301 Ing. Yvona Bečičková Tematická oblast

VÝUKOVÝ MATERIÁL. 0301 Ing. Yvona Bečičková Tematická oblast VÝUKOVÝ MATERIÁL Identifikační údaje školy Vyšší odborná škola a Střední škola, Varnsdorf, příspěvková organizace Bratislavská 2166, 407 47 Varnsdorf, IČO: 18383874 www.vosassvdf.cz, tel. +420412372632

Více

Transportní jevy v plynech Reálné plyny Fázové přechody Kapaliny

Transportní jevy v plynech Reálné plyny Fázové přechody Kapaliny Transportní jevy v plynech Reálné plyny Fázové přechody Kapaliny Hustota toku Zatím jsme studovali pouze soustavy, které byly v rovnovážném stavu není-li soustava v silovém poli, je hustota částic stejná

Více

Teplota. fyzikální veličina značka t

Teplota. fyzikální veličina značka t Teplota fyzikální veličina značka t Je to vlastnost předmětů a okolí, kterou je člověk schopen vnímat a přiřadit jí pocity studeného, teplého či horkého. Jak se tato vlastnost jmenuje? Teplota Naše pocity

Více

10. Energie a její transformace

10. Energie a její transformace 10. Energie a její transformace Energie je nejdůležitější vlastností hmoty a záření. Je obsažena v každém kousku hmoty i ve světelném paprsku. Je ve vesmíru a všude kolem nás. S energií se setkáváme na

Více

PLYNNÉ LÁTKY. Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Fyzika - Termika - 2. ročník

PLYNNÉ LÁTKY. Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Fyzika - Termika - 2. ročník PLYNNÉ LÁTKY Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Fyzika - Termika - 2. ročník Ideální plyn Po molekulách ideálního plynu požadujeme: 1.Rozměry molekul ideálního plynu jsou ve srovnání se střední vzdáleností molekul

Více

ZÁKLADY STAVEBNÍ FYZIKY

ZÁKLADY STAVEBNÍ FYZIKY ZÁKLADY STAVEBNÍ FYZIKY Doc.Ing.Václav Kupilík, CSc. První termodynamická věta představuje zákon o zachování energie. Podle tohoto zákona nemůže energie samovolně vznikat nebo zanikat, ale může se pouze

Více

Přehled otázek z fyziky pro 2.ročník

Přehled otázek z fyziky pro 2.ročník Přehled otázek z fyziky pro 2.ročník 1. Z jakých základních poznatků vychází teorie látek + důkazy. a) Látka kteréhokoli skupenství se skládá z částic molekul, atomů, iontů. b) Částice se v látce pohybují,

Více

POZNÁMKA: V USA se používá ještě Fahrenheitova teplotní stupnice. Převodní vztahy jsou vzhledem k volbě základních bodů složitější: 9 5

POZNÁMKA: V USA se používá ještě Fahrenheitova teplotní stupnice. Převodní vztahy jsou vzhledem k volbě základních bodů složitější: 9 5 TEPLO, TEPLOTA Tepelný stav látek je charakterizován veličinou termodynamická teplota T Jednotkou je kelvin T K Mezi Celsiovou a Kelvinovou teplotní stupnicí existuje převodní vztah T 73,5C t POZNÁMKA:

Více

Měření prostupu tepla

Měření prostupu tepla KATEDRA EXPERIMENTÁLNÍ FYZIKY PŘÍRODOVĚDECKÁ FAKULTA UNIVERZITY PALACKÉHO V OLOMOUCI FYZIKÁLNÍ PRAKTIKUM Z MOLEKULOVÉ FYZIKY A TERMODYNAMIKY Měření prostupu tepla Úvod Prostup tepla je kombinovaný případ

Více

Termika. Nauka o teple se zabývá měřením teploty, tepla a tepelnými ději.

Termika. Nauka o teple se zabývá měřením teploty, tepla a tepelnými ději. Termika Nauka o teple se zabývá měřením teploty, tepla a tepelnými ději. 1. Vnitřní energie Brownův pohyb a difúze látek prokazují, že částice látek jsou v neustálém neuspořádaném pohybu. Proto mají kinetickou

Více