VNITŘNÍ ENERGIE, PRÁCE A TEPLO

Rozměr: px

Začít zobrazení ze stránky:

Download "VNITŘNÍ ENERGIE, PRÁCE A TEPLO"

Jindřiška Danuše Benešová
před 8 lety
Počet zobrazení:

1 VNITŘNÍ ENERGIE, PRÁCE A TEPLO Zákon zachování mechanické energie E celk. = = konst. Míček, který se odráží od země putuje do stále menší výšky, kam se část energie ztrácí? VNITŘNÍ ENERGIE TĚLESA Vnitřní energie tělesa souvisí s Částice konají pohyb Složkami vnitřní energie jsou: Vnitřní energie U tělesa (soustavy těles) je součet celkové energie neuspořádaného pohybu částic a celkové energie jejich vzájemné polohy. Je vnitřní energie obecně konstantní? Vnitřní energii lze měnit:

VNITŘNÍ ENERGIE TĚLESA Vnitřní energie tělesa souvisí s Částice konají pohyb Složkami vnitřní energie jsou: Vnitřní

2 ?. Co je to vnitřní energie?. Jaké složky má vnitřní energie? 3. Jak lze měnit vnitřní energii? ZMĚNA VNITŘNÍ ENERGIE KONÁNÍM PRÁCE Při tření roste Částicově se při tření děje a tím se mění Vnitřní energii tělesa lze měnit konáním Zobecnění zákona zachování energie: Při dějích v izolované soustavě zůstává součet, a energie konstantní. ŘEŠENÁ ÚLOHA Těleso o hmotnosti kg klouže po nakloněné rovině, která má délku,m a svírá s vodorovnou rovinou úhel o 30. Velikost rychlosti tělesa na konci nakloněné roviny je 4,m s a těleso zahřívají. Urči přírůstek vnitřní energie nakloněné roviny a tělesa.. Třením se nakloněná rovina m = kg l =, m o α = 30 v = 4,m s g = 0m s U =? J

energie: Při dějích v izolované soustavě zůstává součet, a energie konstantní.

3 Zákon zachování energie: rozdíl potenciální energie v nejvyšším bodě a kinetické energie v nejnižším bodě je roven přírůstku vnitřní energie. U U = mgh mv h = l sinα = mgl sin α mv = m gl sinα U = J v?. Jak lze měnit vnitřní energii?. Co se děje při změně vnitřní energie s částicemi? 3. Jaký je rozdíl mezi zákonem zachování mechanické energie a zobecněným zákonem zachování energie? 4. Co se děje při tření těles? 5. Urči jakou rychlost má těleso o hmotnosti 0 kg na konci nakloněné roviny dlouhé 5 m, která svírá s vodorovnou rovinou úhel o 45, jestliže přírůstek vnitřní energie tělesa a nakloněné roviny vlivem tření je 500 J. 6. Urči jaká je výška nakloněné roviny, jestliže má těleso o hmotnosti kg na konci nakloněné roviny rychlost 5m s a přírůstek vnitřní energie tělesa a nakloněné roviny vlivem tření je 90 J. ZMĚNA VNITŘNÍ ENERGIE PŘI TEPELNÉ VÝMĚNĚ, TEPLO Rovnovážný stav je Pokud ponoříme chladné těleso do horké vody budeme pozorovat, že K vyrovnání teplot dochází tak, že

Jaký je rozdíl mezi zákonem zachování mechanické energie a zobecněným zákonem zachování energie? 4. Co se děje při tření těles? 5.

4 Tělesa jsou z hlediska makrosvěta v klidu, nedochází tedy ke konání Děj, při němž neuspořádaně se pohybující částice teplejšího tělesa narážejí na částice chladnějšího tělesa při jejich vzájemném dotyku a předávají jim část své energie nazýváme K výměně (přenosu) tepla může docházet i bez vzájemného dotyku těles formou Příkladem takového přenosu tepla je Dalšími typy přenosu tepla jsou Teplo Q je určeno energií, kterou při tepelné výměně odevzdá těleso tělesu Jednotkou tepla je, protože HISTORICKÁ POZNÁMKA V 8. století existovala teorie tepelného fluida. Látky, která se při tepelné výměně přemísťuje z jednoho tělesa na druhé. Koncem 8. století pozoroval anglický fyzik Rumford (753-84), že při vrtání dělových hlavní se hlaveň neustále zahřívá a pochopil, že toto fluidová teorie vysvětlit nedokáže.?. Co je to tepelná výměna?. Jaké typy přenosu tepla znáš? 3. Co je to teplo? 4. Jaký je rozdíl mezi zvýšení vnitřní energie konáním práce a přenosem tepla? 5. Uveď příklady přenosu tepla vedením, prouděním a zářením.

Q je určeno energií, kterou při tepelné výměně odevzdá těleso tělesu Jednotkou tepla je, protože HISTORICKÁ POZNÁMKA V 8. století existovala teorie tepelného fluida.

5 MĚRNÁ TEPELNÁ KAPACITA Těleso přijme teplo a tím se zvýší jeho a pokud při tom nedojde ke skupenské změně, zvýší se i _ Tepelnou kapacitu definujeme jako Q C = t a její jednotkou je Měrnou tepelnou kapacitu definujeme jako c = C m Q = m t a její jednotkou je Z tohoto vztahu vyplývá Q = mc t Teplo, které přijme stejnorodé těleso je přímo úměrné a. Měrná tepelná kapacita charakterizuje látku, v tabulkách nalezneme hodnotu při mění jen mírně. 0 o C, s teplotou se Voda má hodnotu měrné tepelné kapacity, proto je vhodná jako chladící kapalina. Její hodnota je. Kovy mají hodnotu měrné tepelné kapacity, proto jsou snadno tepelně zpracovatelné. Její hodnota je. TABULKA VYBRANÝCH MĚRNÝCH TEPELNÝCH KAPACIT LÁTEK V J kg K voda vzduch led olej železo měď zinek hliník ethanol platina olovo

Měrná tepelná kapacita charakterizuje látku, v tabulkách nalezneme hodnotu při mění jen mírně. 0 o C, s teplotou se Voda má hodnotu měrné tepelné kapacity, proto je vhodná jako chladící kapalina.

6 ?. Co se děje, když těleso přijímá energii?. Co je to tepelná kapacita? 3. Co je to měrná tepelná kapacita? 4. Jaký je vztah pro teplo, které přijme stejnorodé těleso, 5. Jakou hodnotu měrné tepelné kapacity má voda? 6. Jakou hodnotu měrné tepelné kapacity mají kovy? KALORIMETRICKÁ ROVNICE Do tepelně izolované soustavy (kapaliny) přidáme těleso o vyšší teplotě, pokud nebude docházet k chemické reakci nebo změně skupenství, budeme pozorovat, že Charakteristika teplejšího tělesa - m, t, c Charakteristika kapaliny - m, t, c t t Tepelná výměna probíhá tak dlouho, dokud nenastane. tedy těleso i kapalina mají teplotu t takovou, že t t t Podle zákona zachování energie je úbytek _ tělesa stejně velký, jako přírůstek _ kapaliny. Celková energie tedy zůstává _. Q = mc Q = m c ( t t) ( t ) t Kalorimetrická rovnice vyjadřuje vztah, že Q = Q m ( t t) = m c ( t ) c t Kalorimetr je nádoba, ve které Má-li těleso před ponořením vyšší teplotu než kapalina, ohřeje se i kalorimetr, je tedy nutné přidat do kalorimetrické rovnice teplo Q, které přijme kalorimetr.

KALORIMETRICKÁ ROVNICE Do tepelně izolované soustavy (kapaliny) přidáme těleso o vyšší teplotě, pokud nebude docházet k chemické reakci nebo změně skupenství, budeme pozorovat, že Charakteristika

7 potom ( t ) Q = C K ( t t) = m c ( t t ) + C ( t ) m K c t t kde C K je tepelná kapacita kalorimetru POZOR Je třeba vždy promyslet ke které straně přidáváme člen Q C K ( t ) = podle toho, zda se kalorimetr při tepelné výměně ochlazuje nebo ohřívá, rovnice nemá univerzální tvar uvedený výše. t?. Co je to kalorimetr?. Jak kalorimetr ovlivňuje tepelnou výměnu? 3. Do 3 kg vody o teplotě 0 o C bylo ponořeno těleso ze železa o hmotnosti 50 g a teplotě 95 o C. Jaké bude teplota poté co dojde k tepelné výměně? Výměnu tepla s kalorimetrem zanedbej. 4. Do vody o hmotnosti 0 kg a teplotě 80 o C v kalorimetru nalijeme ethanol o hmotnosti 8 kg a teplotě o 0 C. Tepelná kapacita kalorimetru je 600J K. Jaká teplota soustavy bude po tepelné výměně? 5. Jaká byla teplota tělesa o hmotnosti kg, které bylo ponořeno do 5 kg ethanolu o teplotě 0 o C umístěného v kalorimetru o tepelné kapacitě 500 J K, jestliže teplota po tepelné výměně byla 5 o C ÚLOHA NAVÍC. V pekle mají špatně opravenou střechu a dovnitř prší. Celé peklo je vyrobeno ze železa o měrné tepelné kapacitě 450J kg K, váží 50 t a má teplotu 90 o C. Střechou dovnitř naprší 380 l vody o teplotě 5 o C. Jak se změní teplota v pekle?. Janě se v pátek nechce do školy a proto vymyslí na maminku lest. Chce ponořit teploměr do čaje a fingovat teplotu 37,5 o C. Čaj má ale teplotu 65 o C, proto je do něj nutné přilít chladnou vodu. Z vodovodu teče voda o teplotě 8 o C. Kolik ml vody musí Jana nalít do 50 ml čaje, aby docílila teploty o 37,5 C? Měrná tepelná kapacita čaje je 4000J kg K. 3. Ježibaba se rozhodla uvařit si Jeníčka s Mařenkou. Ponořila je proto do vody o teplotě 80 o C a objemu 50 l. Děti měly teplotu 36 o C, hmotnost 80 kg (oba dva) a měrnou tepelnou kapacitu 3000J kg K pokud soustavě kotel děti trvá. Jak se po jejich ponoření změnila teplota vody? Jak dlouho bude trvat, než se uvaří, min ohřátí o o C a je nutné děti hodiny vařit při 00 o C?

Do 3 kg vody o teplotě 0 o C bylo ponořeno těleso ze železa o hmotnosti 50 g a teplotě 95 o C. Jaké bude teplota poté co dojde k tepelné výměně? Výměnu tepla s kalorimetrem zanedbej. 4.

8 PRVNÍ TERMODYNAMICKÝ ZÁKON V praxi dochází vždy ke konání i tepelné současně. Př. Uvnitř nádoby je plyn, na píst působíme silou a zároveň soustavu zahříváme W = 0J Q = 30J U = 50J Přírůstek vnitřní energie U je roven součtu vykonané okolními tělesy na soustavu a odevzdaného okolními tělesy soustavě. U = W + Q Pokud soustava přijímá energii, má práce znaménko, pokud energii odevzdává, má znaménko. Pokud nedochází k předávání tepla, jde všechna práce na Takovému ději říkáme adiabatický, Q = 0 U = W Adiabatický děj je tedy děj, při kterém Ve většině případů neuvažujeme, kterou konají okolní tělesa (W ), ale, kterou koná daná soustava ( W ). Vztah mezi nimi je W = W. Tvar prvního termodynamického zákona tedy bude: U = W + Q Q = U + W Teplo Q dodané soustavě se rovná součtu U a W, kterou vykoná soustava.

okolními tělesy soustavě. U = W + Q Pokud soustava přijímá energii, má práce znaménko, pokud energii odevzdává, má znaménko.

9 ?. Co vyjadřuje první termodynamický zákon?. Urči, zda je práce kladná nebo záporná soustava koná práci na píst nádoby působí tíhovou silou závaží a píst posouvá směrem dolů zahříváním plyn v nádobě expanduje (zvětšuje svůj objem) 3. Plyn v nádobě zahříváme, za určitou dobu mu dodáme teplo Q = 500J a on vlivem expanze vykoná práci W = 00J. Jak se změní jeho vnitřní energie? 4. Jak se mění vnitřní energie, pokud nedochází k tepelné výměně soustavy s okolím? PŘENOS VNITŘNÍ ENERGIE Teplo se vždy přemísťuje z míst s teplotou do míst s teplotou. Rozlišujeme 3 typy přenosu tepla (tepelné výměny):. Vedení (kondukce) K přenosu tepla vedením dochází tak, že POKUS Na tyčky z různých materiálu umísti ve stejných vzdálenostech několik voskových kuliček. Jeden konec tyček umísti nad plamen. Kuličky na různých tyčkách začnou odpadávat v různé časové okamžiky. Proč tomu tak je??

Plyn v nádobě zahříváme, za určitou dobu mu dodáme teplo Q = 500J a on vlivem expanze vykoná práci W = 00J. Jak se změní jeho vnitřní energie? 4.

10 Proč špatně vedou teplo plyny nebo sypké a pórovité látky?. Záření (sálání, radiace) K přenosu tepla zářením dochází tak, že K tepelnému záření dochází na rozdíl od vedení také ve 3. Proudění Pokud budeme zdola zahřívat kapalinu umístěnou v tíhovém poli, bude teplejší putovat směrem a chladnější směrem Důvodem tohoto přemísťování hmoty je to, že chladnější kapalina má větší a klesá tedy směrem dolů.?. Popiš přenos tepla zářením, vedením a prouděním. Které společné charakteristiky mají a čím se naopak liší?. Proč se teplo přemísťuje z míst s vyšší teplotou do míst s teplotou nižší a nikoli naopak?

Proudění Pokud budeme zdola zahřívat kapalinu umístěnou v tíhovém poli, bude teplejší putovat směrem a chladnější směrem Důvodem tohoto přemísťování

Podobné dokumenty

MECHANICKÁ PRÁCE A ENERGIE

MECHANICKÁ PRÁCE A ENERGIE MECHANICKÁ RÁCE A ENERGIE MECHANICKÁ RÁCE Konání práce je podmíněno silovým působením a pohybem Na čem závisí velikost vykonané práce Snadno určíme práci pro případ F s ráci nekonáme, pokud se těleso nepřemísťuje