Cvičení z NOFY / Termodynamika. 1 Cvičení Totální diferenciál. 1.1 Totální diferenciál Teplota a tlak pro ideální plyn

Rozměr: px
Začít zobrazení ze stránky:

Download "Cvičení z NOFY / Termodynamika. 1 Cvičení Totální diferenciál. 1.1 Totální diferenciál Teplota a tlak pro ideální plyn"

Transkript

1 Cvičení z NOFY / Termodynamika 1 Cvičení Totální diferenciál 1.1 Totální diferenciál 1. Jsou zadány dva výrazy: df 1 (x, y) = 6xy 3 dx + 9x 2 y 2 dy, df 2 (x, y) = 6xy 2 dx + 9x 2 ydy. Ověřte, zda výrazy na pravé straně představují totální diferenciály. Spočtěte pro ně integrály po křivkách γ 1 a γ 2 a porovnejte získané hodnoty. Křivka γ 1 sestává ze dvou částí. První část, na které se nemění proměnná x, vede z bodu (x 1, y 1 ) do bodu (x 1, y 2 ); druhá, na které se nemění proměnná y, vede z bodu (x 1, y 2 ) do bodu (x 2, y 2 ). Křivka γ 2 sestává také ze dvou částí. Na první se nemění proměnná y a vede z bodu (x 1, y 1 ) do bodu (x 2, y 1 ); na druhé se nemění proměnná x a vede z bodu (x 2, y 1 ) do bodu (x 2, y 2 ). Obě křivky tak mají stejný počátek a konec, jinými slovy křivka γ = γ 1 γ 2 je uzavřená. 1.2 Teplota a tlak pro ideální plyn Mistrovská rovnice ideálního plynu je U(S, V ) = U 0 ( V0 V ) 2 3 e S S 0. Spočtěte totální diferenciál tohoto výrazu. Ve výsledném výrazu využijte definici teploty a tlaku, které zní: ( ) U(S, V ) T (S, V ) =, S V ( ) U(S, V ) p(s, V ) =. V 1 S

2 1.3 Totální diferenciál 2. Integrujte totální diferenciál vnitřní energie ideálního plynu du, získaný v předchozím příkladu po křivkách γ 1 a γ 2 a porovnejte získané výsledky. Křivka γ 1 sestává ze dvou částí. Na první se nemění objem V a vede z bodu (V 0, S 0 ) do bodu (V 0, S p ); na druhé se nemění entropie S a vede z bodu (V 0, S p ) do bodu (V p, S p ). Křivka γ 2, která je definována vztahem ( 5 S(V ) = S 0 3 ln V ) + 1, V 0 vede z bodu (V 0, S 0 ) do bodu (V p, S p ). Obě křivky tak mají stejný počátek a konec, jinými slovy křivka γ = γ 1 γ 2 je uzavřená. 1.4 Grafy rovnovážných dějů pro ideální plyn Využijte znalost rovnic charakterizujících ideální plyn z předchozích příkladů a určete rovnice 1. izotermy (T = T c ) a adiabaty (đq = 0 S = S c ) v p V diagramu. Nalezněte tedy příslušné funkce p = p(v ). 2. izobary (p = p c ) a izochory (V = V c ) v T S diagramu. Nalezněte tedy příslušné funkce T = T (S). Jednotlivé funkce zakreslete do příslušných grafů. Které z nich rostou rychleji. Zkuste zdůvodnit proč (alespoň pro případ p V diagramu). Co lze z grafů vyčíst o teplu a práci přijatých systémem během jednotlivých dějů? 2 Cvičení Rovnovážné procesy a cykly 2.1 Negative slope process Pro plyn byla nalezena rovnice pro vnitřní energii ve tvaru Spočtěte následující: U = 5 2 P V + konstanta. Systém prodělá cyklus A B C A (jednotlivé body jsou v P-V diagramu spojeny přímkami, tj. dostaneme v něm trojúhelníkový cyklus); (p A = 2

3 0, 2MP a, V A = 10l), (p B = 0, 2MP a, V B = 30l), (p C = 0, 5MP a, V C = 10l). Pro jednotlivé větve cyklu vypočítejte teplo, práci a změnu vnitřní energie. Dále spočtěte celkové teplo, práci a celkovou změnu vnitřní energie plynu během cyklu. Prací a teplem myslíme práci a teplo dodané plynu. Spočtěte teplo, práci a změnu vnitřní energie plynu podél paraboly vedené z bodu A do bodu B (viz výše) o rovnici P 0 = 10 5 P a, V 0 = 20l, A = konstanta. P = P 0 + A(V V 0 ) 2. Nalezněte rovnici rovnovážné adiabaty (đq = 0 ds = 0) ve tvaru P = P (V ). 2.2 Nanicovatý (zilch) cyklus Uvažte rovnovážný cyklus A B C D A s ideálním plynem. Větev AB je izoterma o teplotě T 2 = 600K, větev BC je izochora, větev CD je izoterma o teplotě T 1 = 300K a větev DA je adiabata. Dále platí p A > p B, p C > p D nyní již máte potřebné informace ke kvalitativnímu zakreslení cyklu do P-V diagramu. Zjistíte, že je tvořen dvěmi smyčkami dotýkajícími se v jediném bodě. Nechť jsou plochy těchto smyček stejné. Práce vykonaná na systému během větve AB je W AB = J. Pro ideální plyn je rovnice adiabaty dána vztahem pv 5 3 = konstanta, termická rovnice je pv = RT. Spočtěte práci dodanou systému během větve DA. Spočtěte teplo dodané systému a změnu vnitřní energie během větve BC. Spočtěte změny entropie systému pro všechny větve cyklu. Spočtěte entropii předanou chladné lázni (od teplé lázně je čerpáno teplo pouze ve větvi AB) v případě, že izochorický proces je proveden vratně. izochorický proces je proveden nevratně a to tak, že během chlazení je systém v kontaktu s chladnou lázní o teplotě T 1. Překreslete cyklus do T-S diagramu. 3

4 2.3 Ottův cyklus Uvažte rovnovážný cyklus A B C D A s ideálním plynem. Větve AB a CD jsou adiabaty, S C > S B. Větve BC a DA jsou izochory, V A > V B. Tepelné kapacity c V a c p plynu považujte podél cyklu za konstantní, rovnice adiabaty ideálního plynu je dána vztahem pv κ = konstanta, termická rovnice je pv = RT. Zakreslete cyklus do P-V diagramu. Spočtěte účinnost cyklu η = W Q in (W práce vykonaná systémem během cyklu, Q in teplo dodané systému během cyklu) a vyjádřete ji pomocí objemů V A, V B a tepelných kapacit c V a c p. 3 Cvičení Rovnovážné procesy a diagramy 3.1 Negative slope process T-S diagram Systém prodělá cyklus A B C A (jednotlivé body jsou v P-V diagramu spojeny přímkami, tj. dostaneme v něm trojúhelníkový cyklus); (p A = 0, 2MP a, V A = 10l), (p B = 0, 2MP a, V B = 30l), (p C = 0, 5MP a, V C = 10l). Překreslete tento cyklus do T-S diagramu, tj. nelezněte rovnice izobary a izochory jako T = T(S), rovnici přímky CA (přímky se zápornou směrnicí) přesně počítat nemusíte, stačí ji zakreslit kvalitativně. 3.2 Metoda reprezentujícího procesu Absolutně černé těleso (systém, který je v tepelné rovnováze s okolím, přičemž neodráží žádné záření, pouze tepelně vyzařuje podle planckova zákona) splňuje následující stavové rovnice: Kalorická stavová rovnice: U(T, V ) = σv T 4, Termická stavová rovnice: p(t, V ) = 1 3 σt 4. Určete rovnici rovnovážné adiabaty a izotermy v proměnných p, V. (1.1) Uvažujte nerovnovážný adiabatický proces (systém během procesu nepřijme žádné teplo, jeho entropie se však měnit může! - takovým procesem je např. volná expanze do vakua) při němž přejde systém ze stavu A do stavu B (p A, V A < p B, V B ). Spočtěte změnu vnitřní energie a entropie systému během procesu. K výpočtu použijte metodu reprezentujícího procesu. 4

5 3.3 Polytropický proces Polytropický proces je definován rovnicí đq = cdt (tj. během jeho průběhu je konstantní tepelná kapacita systému c). Dokažte, že rovnice polytropy pro ideální plyn je P V N = const., N = cp c c V c (c p a c V jsou teplené kapacity ideálního plynu při konstantním tlaku resp. při konstantním objemu). Uvažte dva polytropické procesy E a D. Polytropa E klesá pomaleji než izoterma (ale stále má záporný sklon), polytropa D klesá rychleji než izoterma, ale pomaleji než adiabata. Dokažte, že pro tepelné kapacity ideálního plynu při těchto procesech platí c E > 0, c D < 0. 4 Cvičení U-formulace 4.1 Vyjádření experimentu U-formulaci 1. Adiabaticky izolovaný válec je rozdělen na dvě časti nepropustnou přepážkou. V první části válce je uzavřen plyn, druhá část je vakuovaná. Po odstranění přepážky dojde k volné expanzi plynu do celého válce. Měříme teplotu plynu před expanzí a po ní. Uvažte, že změna objemu plynu je diferenciálně malá (tj. přepážka je blízko konci válce) a zapište tento experiment jako parciální derivaci (tj. ve tvaru ( ) dx ). Tuto parciální derivaci dy Z následně vyjádřete v U-formulaci. 4.2 Vyjádření experimentu U-formulaci 2. Vyjádřete v U-formulaci termodynamické koeficienty β V, κ S, α S, l V, κ T, α p a c p. Připomeňme, že β V = 1 ( ) dp, κ S = 1 ( ) dv, α S = 1 ( ) ( ) dv ds, l V = T, p dt V V dp S V dt S dp V α p = 1 ( ) dv, κ T = 1 ( ) ( ) dv ds, c p = T. V dt p V dp T dt p 5

6 4.3 Termodynamická identita 1. (90% termodynamiky) Pomocí U-formulace dokažte termodynamickou identitu ( ) ( ) du dp + p = T. dv dt 4.4 Termodynamická identita 2. (Mayerův vztah) T V U-formulaci dokažte, že pro rozdíl tepelných kapacit c p c V platí v případě ideálního plynu vztah c p c V = R n. 5 Cvičení Tepelné kapacity, Integrace stavových rovnic 5.1 Rozdíl tepelných kapacit pro van der Waalsův plyn Spočtěte rozdíl tepelných kapacit c p c v pro van der Waalsův plyn. Tento splňuje stavovou rovnici (p + AV 2 ) kde A a B jsou empirické konstanty. V (V B) = RNT, 5.2 Integrace stavových rovnic 1. (Ideální plyn) Nalezněte mistrovské rovnice ideálního plynu U = U(S, V, N) a S = U(U, V, N) znáte - li rovnice U(T, V, N) = c v RNT, P (T, V, N) = RNT V. Všimněte si, že díky absenci třetí stavové rovnice (N = N(S, V, N)) nelze mistrovské rovnice určit jednoznačně, tj. že v nich bude vystupovat neurčená konstanta či funkce (počtu molů plynu N). Platí Nernstův teorém (tj. je entropie konstantní v limitě T 0)? 5.3 Integrace stavových rovnic 2. (NV U) Jsou dány stavové rovnice plynu: T (s, v) = 3As2 As3, P (T, V, N) = v v, 2 6

7 kde A je konstanta. Nalezněte mistrovské rovnice tohoto plynu U = U(S, V, N) a S = U(U, V, N). Platí Nernstův teorém (tj. je entropie konstantní v limitě T 0)? 5.4 Integrace stavových rovnic 3. (Absolutně černé těleso) Jsou dány stavové rovnice plynu: U(V, T, N) = bv T 4, P (V, T, N) = U 3V, kde b je konstanta. Nalezněte mistrovskou rovnice S = U(U, V, N). Platí Nernstův teorém (tj. je entropie konstantní v limitě T 0)? 6 Cvičení Volná energie, Enthalpie 6.1 Volná energie ideálního plynu Nalezněte volnou energii ideálního plynu, tj. určete funkci F = F (T, V, N). 6.2 Aplikace volné energie Válec je rozdělen na dvě části oddělené pístem. V první části (řekněme levé) se nachází jeden mol ideálního plynu. Ve druhé části válce je k pístu připojena pružina, která jej spojuje s protější (pravou) stěnou válce (tj. která tlačí na píst), tato část válce je evakuovaná. Tuhost pružiny je κ(t ), pružina působí na píst nulovou silou právě tehdy, pokud je vzdálenost pístu od levé stěny válce x rovna hodnotě x 0. Celý válec je umístěn v tepelném rezervoáru o teplotě T c. Uvažme, že vzdálenost pístu od levé stěny válce je na počátku děje rovna hodnotě x 0. Necháme-li píst, aby se volně pohyboval, přejde po nějaké době do nové vzdálenosti (např. x final ). Určete (jako systém uvažujte válec bez tepelného rezervoáru): jaký termodynamický potenciál systému se při ekvilibraci minimalizuje? jaká bude rovnovážná poloha válce x final = x eq? jakou práci vykoná systém na závaží, připojíme-li je k pístu pomocí kladky tak, že se píst přesune rovnovážně ze stavu o x = x 0 do stavu o x = 2x 0? 7

8 6.3 Joule Thompsonův proces, enthalpie Dokažte, že se při Joule Thompsonově procesu nemění enthalpie plynu, který proces prodělává. Odvoďte vztah pro inverzní teplotu T I. Spočtěte tuto inverzní teplotu pro případ van der Waalsova plynu. 7 Cvičení Gibbsova energie, Guma, Tepelné čerpadlo 7.1 Gibbsova energie ideálního plynu Nalezněte gibbsovu energii ideálního plynu, tj. určete funkci G = G(T, p, N). Všimněte si, že určením gibbsovy energie jste určili i chemický potenciál ideálního plynu (na jeden mol). 7.2 Guma Předpokládejte, že napětí v gumovém pásku splňuje rovnici ( ) l τ = AT + l2 0, l 0 l 2 kde l je okamžitá délka pásku, l 0 je klidová délka pásku (τ = 0) a A je konstanta. Práce vykonaná na gumovém pásku je τdl, tj. du = T ds + τdl. Dokažte, že vnitřní energie gumičky závisí pouze na teplotě (tj. U = U(T )). Dokažte, že pokud gumičku adiabaticky rotzáhneme, vzroste její teplota. Jak se změní entropie gumičky natáhnemeli ji izotermicky. Jak se změní vnitřní energie gumičky natáhnemeli ji adiabaticky. Natažením zde rozumíme vzrůst délky gumičky z klidové délky l 0. Natažená gumička tak má délku l > l 0 a tedy při natažení platí τ > 0. 8

9 7.3 Tepelné čerpadlo Vnitřek domu o teplotě T d = C je vytápěn pomocí tepelného čerpadla, které vysává teplo z jezera o teplotě T j = 2.85 C. Èerpadlo je napájeno energií z elektrárny. Spočtěte účinnost tohoto tepelného čerpadla definovanou jako (kladné jsou veličiny dodané) η hp = 7.4 Entropie ideálního plynu 2 Q dum W elektrarna. Spočtěte entropii ideálního plynu za předpokladu, že se počet částic tohoto plynu může měnit. K výpočtu použijte výše zmíněné stavové rovnice ideálního plynu. 7.5 Entropie směsi plynů Spočtěte entropii směsi ideálních plynů obsahující N A částic typu A a N B částic typu B, která se nachází v nádobě o objemu V v tepelném rezervoáru o teplotě T. Jak se liší tato entropie od pouhého součtu entropií jednotlivých ideálních plynů, pokud by tyto byly v dané nádobě za dané teploty uzavřeny samy? 7.6 Chemická rovnováha Uvažte chemickou reakci 2H 2 + O 2 2H 2 O. Jakou podmínku musí splňovat chemické potenciály jednotlivých částic, aby byl systém o teplotě T a objemu V v němž tyto (tam a zpět) reakce probíhají v rovnováze? 2 Statistická fyzika 8 Cvičení Lagrangeovy multiplikátory, vázané extrémy 8.1 Příklad z matematiky Nalezněte extrémy funkce W (x, y, z) = x 2 y 2 z 2 na množině S(x, y, z) = x 2 + y 2 + z 2 = c 2. 9

10 8.2 Termodynamický triangl Uvažte třístavový systém. Nechť jsou jednotlivé stavy označeny jako 0, 1, 2. Energie jednotlivých stavů jsou ɛ 0 = 0, ɛ 1 = 1, ɛ 2 = 2. Degenerace jednotlivých stavů jsou g 0 = 1, g 1 = 4, g 2 = 4. Nalezněte pravděpodobnostní rozdělení výskytu částice v systému p i, i = 1,..., 9 maximalizující entropii, definovanou jako S = k B 9 p i ln p i, i=1 kde k B je Boltzmannova konstanta, za předpokladu, že střední hodnota vnitřní energie systému je U. Připomínám, že střední hodnota vnitřní energie je definována vztahem U = 9 ɛ i p i. i=1 Dále vykreslete grafy funkcí S(U), U(S), β(u), U(β), S(β), β(s), c(t ), kde β je kladně braný Lagrangeův multiplikátor příslušející energetické vazbě a c = ( ) du dt je tepelná kapacita systému. 9 Cvičení Kanonické rozdělení diskrétně I. 9.1 Dvouhladinový systém Uvažte dvouhladinový systém. Energie jednotlivých hladin jsou ɛ 0 = 0 a ɛ 1 = 1, degenerace jednotlivých hladin jsou g 0 a g 1. Uvažte systém N nezávislých, rozlišitelných atomů, které se chovají jako výše popsané dvouhladinové systémy. Za předpokladu velkého počtu atomů N určete, kolik atomů bude v základním stavu (energie ɛ 0 ) a kolik jich bude excitovaných (energie ɛ 1 ). Určete tepelnou kapacitu systému c = ( du dt ). Spočtěte volnou energii systému F (T ), tedy jeho mistrovskou funkci. Dále určete entropii systému S(T ). 10

11 9.2 LHO kvantově Mějme systém N nezávislých, rozlišitelných kvantových oscilátorů s energiemi danými vztahem (n = 0, 1,... ) ( ) 1 ɛ n = ω 2 + n. Určete: partiční funkci Z(T ) a z ní termodynamické funkce U(T ), F (T ), S(T ). limitní chování vnitřní energie systému v případech, kdy T 0, k B T ω. pravděpodobnost nalezení oscilátoru ve stavu s energií ɛ n. tepelnou kapacitu systému c(t ). 10 Cvičení Kanonické rozdělení diskrétně II Kvantový plyn v nekonečně hluboké potenciálové jámě Mějme systém N nezávislých, rozlišitelných částic uzavřených v krabici (nekonečně hluboké potenciálové jámě) s energiemi danými vztahem (n = 1, 2,... ) ) 2 1 ɛ n = ) 2 1 ( ) 2 π 1 L 2m n2. V limitách ( π β 1 a ( π β 1 určete přibližným sečtením partiční sumy L 2m L 2m termodynamické funkce U(T ), F (T ), S(T ), c(t ) Magnetický triangl Uvažte triangl s vrcholy označenými čísly 1, 2 a 3 v nichž jsou umístěny spiny m 1, m 2 a m 3, kde m i { 1, 1}. Síla interakce mezi těmito spiny je dána konstantou J > 0, přičemž spiny m2, m3 interagují antiferomagneticky (snaží se natočit se do opačného směru) a ostatní spiny interagují feromagneticky (snaží se natočit se do stejného směru). Celý triangl je ještě umístěn v magnetickém poli intenzity B > 0, do jehož směru se spiny natáčejí. 11

12 Napište hamiltonián tohoto systému. Spočtěte střední magnetizaci M = m, m = m 1 + m 2 + m 3. Spočtěte střední kvadratickou odchylku magnetizace ( M) 2 = m 2 2. Vyjádřete obě tyto veličiny v limitách vysokých a nízkých teplot (tedy v případech, kdy T 0 a T ). Diskutujte získané výsledky. 11 Cvičení Kanonické rozdělení spojitě 11.1 Barometrická formule V homogenním gravitačním poli intenzity g je energie částice hmotnosti m ve výšce h dána vztahem ɛ = mgh. Nalezněte hustotu částic ve výšce h za předpokladu, že systém obsahuje N 1 částic Boltzmannovo a Maxwellovo rozdělení Ve volném neinteragujícím ideálním plynu jsou energie jednotlivých částic hmotnosti m a hybnosti p dány vztahem (x, y, z jsou kartézské souřadnice) Určete ɛ = p2 2m = p2 x + p 2 y + p 2 z. 2m hustotu pravděpodobnosti ρ (px) (p x ) nalezení částice s x-sovou složkou hybnosti velikosti p x a hustotu pravděpodobnosti ρ (vx) (v x ) nalezení částice s x-sovou složkou rychlost velikosti v x (Boltzmannovo rozdělení). hustotu pravděpodobnosti ρ (p) (p) nalezení částice s velikostí hybnosti p a hustotu pravděpodobnosti ρ (v) (v) nalezení částice s velikostí rychlosti v (Maxwellovo rozdělení). 12

13 11.3 Ideální plyn Spočtěte termodynamické vlastnosti (tj. funkce F (T, V ), S(T, V ), p(t, V ), U(T, V )) plynu volných neinteragujících částic hmotnosti m (ideálního plynu). Energie takového plynu je dána vztahem ɛ = p 2 a 2m, a kde sčítáme přez jednotlivé částice a p a určuje velikost hybnosti a-té částice. 12 Cvičení Kanonické rozdělení spojitě i nespojitě 12.1 Entropie polymeru Mějme jednodimenzionální model polymeru, ve kterém je polymer tvořen spojenými neinteragujícími částicemi. Tyto částice se mohou nacházet ve dvou různých stavech, řekněme ve stavech a a b. Energie částic v těchto stavech nechť jsou ɛ a a ɛ b, přičemž platí ɛ a = ɛ + ɛ b, kde ɛ je nějaká kladná konstanta. Určete entropii polymeru o N částicích. střední délku polymeru Olej ve vodě Èástice oleje berme jako neinteragující kuličky o poloměru r a hustotě ρ 0 (ρ 0 < ρ vody ). Určete koncentraci částic oleje v hloubce h znáte-li hodnotu jeho koncentrace na hladině c 0. typickou hloubku, ve které je již koncentrace částic oleje malá Vlákno z dipólů Mějme vlákno, umístěné v kartézské rovině x y, složené z dipólů, které mohou být natočeny pouze takto,,. Tyto dipóly interagují pouze s vnějším magnetickým polem 13

14 a to tak, že energie jednotlivých konfigurací jsou ɛ = ɛ = ɛ, ɛ = ɛ/2, kde ɛ je nějaká kladná konstanta. Spočtěte střední délky vlákna ve směrech x a y Spiny na mříži Na tuhé mříži mějme atomy se spinem 1/2. Díky interakci s vnějším magnetickým polem H jsou energie jenotlivých konfigurací atomu ɛ = µ 0 H, ɛ = µ 0 H. Atomů je na mříži N = N + N. Určete partiční sumu systému Z. celkový magnetický moment systému M = µ = µ 0 (N N ). entropii systému LHO klasicky Mějme systém N nezávislých, rozlišitelných lineárních harmonických oscilátorů s energiemi danými vztahem ɛ = 1 2 mω2 x 2 + p2 2m. Určete partiční funkci Z(T ) a z ní termodynamické funkce U(T ), F (T ), S(T ), c(t ). 14

15 Obsah 1 Termodynamika 1 1 Cvičení Totální diferenciál Totální diferenciál Teplota a tlak pro ideální plyn Totální diferenciál Grafy rovnovážných dějů pro ideální plyn Cvičení Rovnovážné procesy a cykly Negative slope process Nanicovatý (zilch) cyklus Ottův cyklus Cvičení Rovnovážné procesy a diagramy Negative slope process T-S diagram Metoda reprezentujícího procesu Polytropický proces Cvičení U-formulace Vyjádření experimentu U-formulaci Vyjádření experimentu U-formulaci Termodynamická identita 1. (90% termodynamiky) Termodynamická identita 2. (Mayerův vztah) Cvičení Tepelné kapacity, Integrace stavových rovnic Rozdíl tepelných kapacit pro van der Waalsův plyn Integrace stavových rovnic 1. (Ideální plyn) Integrace stavových rovnic 2. (NV U) Integrace stavových rovnic 3. (Absolutně černé těleso) Cvičení Volná energie, Enthalpie Volná energie ideálního plynu Aplikace volné energie Joule Thompsonův proces, enthalpie Cvičení Gibbsova energie, Guma, Tepelné čerpadlo Gibbsova energie ideálního plynu Guma Tepelné čerpadlo Entropie ideálního plynu Entropie směsi plynů

16 7.6 Chemická rovnováha Statistická fyzika 9 8 Cvičení Lagrangeovy multiplikátory, vázané extrémy Příklad z matematiky Termodynamický triangl Cvičení Kanonické rozdělení diskrétně I Dvouhladinový systém LHO kvantově Cvičení Kanonické rozdělení diskrétně II Kvantový plyn v nekonečně hluboké potenciálové jámě Magnetický triangl Cvičení Kanonické rozdělení spojitě Barometrická formule Boltzmanovo a Maxwellovo rozdělení Ideální plyn Cvičení Kanonické rozdělení spojitě i nespojitě Entropie polymeru Olej ve vodě Vlákno z dipólů Spiny na mříži LHO klasicky

Cvičení z termodynamiky a statistické fyziky

Cvičení z termodynamiky a statistické fyziky Cvičení termodynamiky a statistické fyiky 1Nechť F(x, y=xe y Spočtěte F/ x, F/, 2 F/ x 2, 2 F/ x, 2 F/ x, 2 F/ x 2 2 Bud dω = A(x, ydx+b(x, ydy libovolná diferenciální forma(pfaffián Ukažte, ževpřípadě,žedωjeúplnýdiferenciál(existujefunkce

Více

Kontrolní otázky k 1. přednášce z TM

Kontrolní otázky k 1. přednášce z TM Kontrolní otázky k 1. přednášce z TM 1. Jak závisí hodnota izobarického součinitele objemové roztažnosti ideálního plynu na teplotě a jak na tlaku? Odvoďte. 2. Jak závisí hodnota izochorického součinitele

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

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

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

Matematika II, úroveň A ukázkový test č. 1 (2018) 1. a) Napište postačující podmínku pro diferencovatelnost funkce n-proměnných v otevřené

Matematika II, úroveň A ukázkový test č. 1 (2018) 1. a) Napište postačující podmínku pro diferencovatelnost funkce n-proměnných v otevřené 2. 3. 2018 Matematika II, úroveň A ukázkový test č. 1 (2018) 1. a) Napište postačující podmínku pro diferencovatelnost funkce n-proměnných v otevřené mn. M E n. Zapište a načrtněte množinu D, ve které

Více

Termomechanika 8. přednáška Doc. Dr. RNDr. Miroslav Holeček

Termomechanika 8. přednáška Doc. Dr. RNDr. Miroslav Holeček Termomechanika 8. přednáška Doc. Dr. RNDr. Miroslav Holeček Upozornění: Tato prezentace slouží výhradně pro výukové účely Fakulty strojní Západočeské univerzity v Plzni. Byla sestavena autorem s využitím

Více

Termomechanika 4. přednáška

Termomechanika 4. přednáška ermomechanika 4. přednáška Miroslav Holeček Upozornění: ato prezentace slouží výhradně pro výukové účely Fakulty strojní Západočeské univerzity v Plzni. Byla sestavena autorem s využitím citovaných zdrojů

Více

Matematika II, úroveň A ukázkový test č. 1 (2017) 1. a) Napište postačující podmínku pro diferencovatelnost funkce n-proměnných v otevřené

Matematika II, úroveň A ukázkový test č. 1 (2017) 1. a) Napište postačující podmínku pro diferencovatelnost funkce n-proměnných v otevřené 28. 2. 2017 Matematika II, úroveň A ukázkový test č. 1 (2017) 1. a) Napište postačující podmínku pro diferencovatelnost funkce n-proměnných v otevřené mn. M E n. Zapište a načrtněte množinu D, ve které

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

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

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

Úvodní informace. 17. února 2018

Úvodní informace. 17. února 2018 Úvodní informace Funkce více proměnných Přednáška první 17. února 2018 Obsah 1 Úvodní informace. 2 Funkce více proměnných Definiční obor Limita a spojitost Derivace, diferencovatelnost, diferenciál Úvodní

Více

Matematika II, úroveň A ukázkový test č. 1 (2016) 1. a) Napište postačující podmínku pro diferencovatelnost funkce n-proměnných v otevřené

Matematika II, úroveň A ukázkový test č. 1 (2016) 1. a) Napište postačující podmínku pro diferencovatelnost funkce n-proměnných v otevřené 22. 2. 2016 Matematika II, úroveň A ukázkový test č. 1 (2016) 1. a) Napište postačující podmínku pro diferencovatelnost funkce n-proměnných v otevřené mn. M E n. Zapište a načrtněte množinu D, ve které

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

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

Termodynamické potenciály

Termodynamické potenciály Kapitola 1 Termodynamické potenciály 11 Vnitřní energie a U-formulace Fyzikání význam vnitřní energie: v průběhu adiabatického děje je vykonaná práce rovna úbytku vnitřní energie Platí pro vratné i pro

Více

FYZIKÁLNÍ CHEMIE I: 2. ČÁST

FYZIKÁLNÍ CHEMIE I: 2. ČÁST Univerzita J. E. Purkyně v Ústí nad Labem Přírodovědecká fakulta FYZIKÁLNÍ CHEMIE I: 2. ČÁST KCH/P401 Ivo Nezbeda Ústí nad Labem 2013 1 Obor: Klíčová slova: Anotace: Toxikologie a analýza škodlivin, Chemie

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

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

Energie, její formy a měření

Energie, její formy a měření Energie, její formy a měření aneb Od volného pádu k E=mc 2 Přednášející: Martin Zápotocký Seminář Aplikace lékařské biofyziky 2014/5 Definice energie Energos (ἐνεργός) = pracující, aktivní; ergon = práce

Více

Tento dokument je doplňkem opory pro studenty Přírodovědecké fakulty Univerzity Jana Evangelisty Purkyně.

Tento dokument je doplňkem opory pro studenty Přírodovědecké fakulty Univerzity Jana Evangelisty Purkyně. Statistická fyzika - cvičení RNDr. Filip Moučka, Ph.D., filip.moucka@ujep.cz Tento dokument je doplňkem opory pro studenty Přírodovědecké fakulty Univerzity Jana Evangelisty Purkyně. Cílem tohoto textu

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

Plyn. 11 plynných prvků. Vzácné plyny. He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn Diatomické plynné prvky H 2, N 2, O 2, F 2, Cl 2

Plyn. 11 plynných prvků. Vzácné plyny. He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn Diatomické plynné prvky H 2, N 2, O 2, F 2, Cl 2 Plyny Plyn T v, K Vzácné plyny 11 plynných prvků He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn 165 Rn 211 N 2 O 2 77 F 2 90 85 Diatomické plynné prvky Cl 2 238 H 2, N 2, O 2, F 2, Cl 2 H 2 He Ne Ar Kr Xe 20 4.4 27 87 120 1 Plyn

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

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

Do známky zkoušky rovnocenným podílem započítávají získané body ze zápočtového testu.

Do známky zkoušky rovnocenným podílem započítávají získané body ze zápočtového testu. Podmínky pro získání zápočtu a zkoušky z předmětu Chemicko-inženýrská termodynamika pro zpracování ropy Zápočet je udělen, pokud student splní zápočtový test alespoň na 50 %. Zápočtový test obsahuje 3

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

Řešené úlohy ze statistické fyziky a termodynamiky

Řešené úlohy ze statistické fyziky a termodynamiky Řešené úlohy ze statistické fyziky a termodynamiky Statistická fyzika. Uvažujme dvouhladinový systém, např. atom s celkovým momentem hybnosti h v magnetickém ) ) poli. Bázové stavy označme = a =, první

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

Obsah PŘEDMLUVA...9 ÚVOD TEORETICKÁ MECHANIKA...15

Obsah PŘEDMLUVA...9 ÚVOD TEORETICKÁ MECHANIKA...15 Obsah PŘEDMLUVA...9 ÚVOD...11 1. TEORETICKÁ MECHANIKA...15 1.1 INTEGRÁLNÍ PRINCIPY MECHANIKY... 16 1.1.1 Základní pojmy z mechaniky... 16 1.1.2 Integrální principy... 18 1.1.3 Hamiltonův princip nejmenší

Více

Termodynamika a živé systémy. Helena Uhrová

Termodynamika a živé systémy. Helena Uhrová Termodynamika a živé systémy Helena Uhrová Základní pojmy termodynamiky soustava izolovaná otevřená okolí vlastnosti soustavy znaky popisující soustavu stav rovnováhy tok m či E =0 funkce stavu - soubor

Více

Plyn. 11 plynných prvků. Vzácné plyny He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn Diatomické plynné prvky H 2, N 2, O 2, F 2, Cl 2

Plyn. 11 plynných prvků. Vzácné plyny He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn Diatomické plynné prvky H 2, N 2, O 2, F 2, Cl 2 Plyny Plyn T v, K 11 plynných prvků Vzácné plyny He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn Diatomické plynné prvky H 2, N 2, O 2, F 2, Cl 2 H 2 20 He 4.4 Ne 27 Ar 87 Kr 120 Xe 165 Rn 211 N 2 77 O 2 90 F 2 85 Cl 2 238 1 Plyn

Více

Kvantová a statistická fyzika 2 (Termodynamika a statistická fyzika)

Kvantová a statistická fyzika 2 (Termodynamika a statistická fyzika) 1 Statistická fyzika Kvantová a statistická fyzika 2 (Termodynamika a statistická fyzika) Cíl statistické fyziky: vysvětlit makroskopické vlastnosti látky na základě mikroskopických vlastností jejích elementů,

Více

3.5 Tepelné děje s ideálním plynem stálé hmotnosti, izotermický děj

3.5 Tepelné děje s ideálním plynem stálé hmotnosti, izotermický děj 3.5 Tepelné děje s ideálním plynem stálé hmotnosti, izotermický děj a) tepelný děj přechod plynu ze stavu 1 do stavu tepelnou výměnou nebo konáním práce dále uvaž., že hmotnost plynu m = konst. a navíc

Více

Diferenciál funkce dvou proměnných. Má-li funkce f = f(x, y) spojité parciální derivace v bodě a, pak lineární formu (funkci)

Diferenciál funkce dvou proměnných. Má-li funkce f = f(x, y) spojité parciální derivace v bodě a, pak lineární formu (funkci) 2. Diferenciál funkce, tečná rovina. Diferenciál funkce dvou proměnných. Má-li funkce f = f(x, y) spojité parciální derivace v bodě a, pak lineární formu (funkci) df(a, h) = x (a)h + (a)h 2, h = (h, h

Více

Transformujte diferenciální výraz x f x + y f do polárních souřadnic r a ϕ, které jsou definovány vztahy x = r cos ϕ a y = r sin ϕ.

Transformujte diferenciální výraz x f x + y f do polárních souřadnic r a ϕ, které jsou definovány vztahy x = r cos ϕ a y = r sin ϕ. Ukázka 1 Necht má funkce z = f(x, y) spojité parciální derivace. Napište rovnici tečné roviny ke grafu této funkce v bodě A = [ x 0, y 0, z 0 ]. Transformujte diferenciální výraz x f x + y f y do polárních

Více

Přijímací zkouška na navazující magisterské studium 2015

Přijímací zkouška na navazující magisterské studium 2015 Přijímací zkouška na navazující magisterské studium 205 Studijní program: Studijní obory: Fyzika FFUM Varianta A Řešení příkladů pečlivě odůvodněte. Příklad (25 bodů) Pro funkci f(x) := e x 2. Určete definiční

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

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

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

Fluktuace termodynamických veličin

Fluktuace termodynamických veličin Kvantová a statistická fyzika (Termodynamika a statistická fyzika Fluktuace termodynamických veličin Fluktuace jsou odchylky hodnot fyzikálních veličin od svých středních (rovnovážných hodnot. Mají původ

Více

6. Stavy hmoty - Plyny

6. Stavy hmoty - Plyny skupenství plynné plyn x pára (pod kritickou teplotou) stavové chování Ideální plyn Reálné plyny Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti skupenství plynné reálný plyn ve stavu

Více

Cvičení z termomechaniky Cvičení 7.

Cvičení z termomechaniky Cvičení 7. Příklad 1 Vypočítejte účinnost a výkon Humpreyoho spalovacího cyklu bez regenerace, když látkou porovnávacího oběhu je vzduch. Cyklus nakreslete v p-v a T-s diagramu. Dáno: T 1 = 300 [K]; τ = T 1 = 4;

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

Poznámky k cvičením z termomechaniky Cvičení 3.

Poznámky k cvičením z termomechaniky Cvičení 3. Vnitřní energie U Vnitřní energie U je stavová veličina U = U (p, V, T), ale závisí pouze na teplotě (experiment Gay-Lussac / Joule) U = f(t) Pro měrnou vnitřní energii (tedy pro vnitřní energii jednoho

Více

Nalezněte hladiny následujících funkcí. Pro které hodnoty C R jsou hladiny neprázdné

Nalezněte hladiny následujících funkcí. Pro které hodnoty C R jsou hladiny neprázdné . Definiční obor a hladiny funkce více proměnných Nalezněte a graficky znázorněte definiční obor D funkce f = f(x, y), kde a) f(x, y) = x y, b) f(x, y) = log(xy + ), c) f(x, y) = xy, d) f(x, y) = log(x

Více

MATEMATIKA II - vybrané úlohy ze zkoušek (2015)

MATEMATIKA II - vybrané úlohy ze zkoušek (2015) MATEMATIKA II - vybrané úlohy ze zkoušek (2015) doplněné o další úlohy 24. 2. 2015 Nalezené nesrovnalosti ve výsledcích nebo připomínky k tomuto souboru sdělte laskavě F. Mrázovi (e-mail: Frantisek.Mraz@fs.cvut.cz

Více

MATEMATIKA II - vybrané úlohy ze zkoušek ( 2015)

MATEMATIKA II - vybrané úlohy ze zkoušek ( 2015) MATEMATIKA II - vybrané úlohy ze zkoušek ( 2015 doplněné o další úlohy 13. 4. 2015 Nalezené nesrovnalosti ve výsledcích nebo připomínky k tomuto souboru sdělte laskavě F. Mrázovi ( e-mail: Frantisek.Mraz@fs.cvut.cz.

Více

MATEMATIKA II - vybrané úlohy ze zkoušek v letech

MATEMATIKA II - vybrané úlohy ze zkoušek v letech MATEMATIKA II - vybrané úlohy ze zkoušek v letech 2009 2012 doplněné o další úlohy 3. část KŘIVKOVÉ INTEGRÁLY, GREENOVA VĚTA, POTENIÁLNÍ POLE, PLOŠNÉ INTEGRÁLY, GAUSSOVA OSTROGRADSKÉHO VĚTA 7. 4. 2013

Více

Parciální derivace a diferenciál

Parciální derivace a diferenciál Parciální derivace a diferenciál Vyšší matematika, Inženýrská matematika LDF MENDELU Podpořeno projektem Průřezová inovace studijních programů Lesnické a dřevařské fakulty MENDELU v Brně (LDF) s ohledem

Více

dq = 0 T dq ds = definice entropie T Entropie Při pohledu na Clausiův integrál pro vratné cykly :

dq = 0 T dq ds = definice entropie T Entropie Při pohledu na Clausiův integrál pro vratné cykly : Entropie Při pohledu na Clausiův integrál pro vratné cykly : si dříve či později jistě uvědomíme, že nulová hodnota integrálu nějaké veličiny při kruhovém termodynamickém procesu je základním znakem toho,

Více

III. STRUKTURA A VLASTNOSTI PLYNŮ

III. STRUKTURA A VLASTNOSTI PLYNŮ III. STRUKTURA A VLASTNOSTI PLYNŮ 3.1 Ideální plyn a) ideální plyn model, předpoklady: 1. rozměry molekul malé (ve srovnání se střední vzdáleností molekul). molekuly na sebe navzálem silově nepůsobí (mimo

Více

A až E, s těmito váhami 6, 30, 15, 60, 15, což znamená, že distribuce D dominuje.

A až E, s těmito váhami 6, 30, 15, 60, 15, což znamená, že distribuce D dominuje. Příklad 1 Vypočtěte počet způsobů rozdělení 18 identických objektů do 6 boxů s obsahem 1,0,3,5,8,1 objektů a srovnejte tuto váhu s konfigurací, kdy je každý box obsazen třemi objekty. Která konfigurace

Více

Parciální derivace a diferenciál

Parciální derivace a diferenciál Parciální derivace a diferenciál Vyšší matematika, Inženýrská matematika LDF MENDELU Podpořeno projektem Průřezová inovace studijních programů Lesnické a dřevařské fakulty MENDELU v Brně (LDF) s ohledem

Více

Lekce 4 Statistická termodynamika

Lekce 4 Statistická termodynamika Lekce 4 Statistická termodynamika Osnova 1. Co je statistická termodynamika 2. Mikrostav, makrostav a Gibbsův soubor 3. Příklady Gibbsových souborů 4. Souborové střední hodnoty 5. Časové střední hodnoty

Více

Náhodné (statistické) chyby přímých měření

Náhodné (statistické) chyby přímých měření Náhodné (statistické) chyby přímých měření Hodnoty náhodných chyb se nedají stanovit předem, ale na základě počtu pravděpodobnosti lze zjistit, která z možných naměřených hodnot je více a která je méně

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

[obrázek γ nepotřebujeme, interval t, zřejmý, integrací polynomu a per partes vyjde: (e2 + e) + 2 ln 2. (e ln t = t) ] + y2

[obrázek γ nepotřebujeme, interval t, zřejmý, integrací polynomu a per partes vyjde: (e2 + e) + 2 ln 2. (e ln t = t) ] + y2 4.1 Křivkový integrál ve vektrovém poli přímým výpočtem 4.1 Spočítejte práci síly F = y i + z j + x k při pohybu hmotného bodu po orientované křivce, která je dána jako oblouk ABC na průnikové křivce ploch

Více

Vysoké učení technické v Brně, Fakulta strojního inženýrství MATEMATIKA 2

Vysoké učení technické v Brně, Fakulta strojního inženýrství MATEMATIKA 2 Vysoké učení technické v Brně, Fakulta strojního inženýrství MATEMATIKA 2 Požadavky ke zkoušce pro skupinu C 1. ročník 2014/15 I. Diferenciální počet funkcí více proměnných 1. Funkce více proměnných (a)

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

1. Náhodný vektor (X, Y ) má diskrétní rozdělení s pravděpodobnostní funkcí p, kde. p(x, y) = a(x + y + 1), x, y {0, 1, 2}.

1. Náhodný vektor (X, Y ) má diskrétní rozdělení s pravděpodobnostní funkcí p, kde. p(x, y) = a(x + y + 1), x, y {0, 1, 2}. VIII. Náhodný vektor. Náhodný vektor (X, Y má diskrétní rozdělení s pravděpodobnostní funkcí p, kde p(x, y a(x + y +, x, y {,, }. a Určete číslo a a napište tabulku pravděpodobnostní funkce p. Řešení:

Více

Příklady z teoretické mechaniky pro domácí počítání

Příklady z teoretické mechaniky pro domácí počítání Příklady z teoretické mechaniky pro domácí počítání Doporučujeme spočítat příklady za nejméně 30 bodů. http://www.physics.muni.cz/~tomtyc/mech-prik.ps http://www.physics.muni.cz/~tomtyc/mech-prik.pdf 1.

Více

Funkce v ıce promˇ enn ych Extr emy Pˇredn aˇska p at a 12.bˇrezna 2018

Funkce v ıce promˇ enn ych Extr emy Pˇredn aˇska p at a 12.bˇrezna 2018 Funkce více proměnných Extrémy Přednáška pátá 12.března 2018 Zdroje informací Diferenciální počet http://homen.vsb.cz/~kre40/esfmat2/fceviceprom.html http://www.studopory.vsb.cz/studijnimaterialy/sbirka_uloh/pdf/7.pdf

Více

Fyzikální chemie Úvod do studia, základní pojmy

Fyzikální chemie Úvod do studia, základní pojmy Fyzikální chemie Úvod do studia, základní pojmy HMOTA A JEJÍ VLASTNOSTI POSTAVENÍ FYZIKÁLNÍ CHEMIE V PŘÍRODNÍCH VĚDÁCH HISTORIE FYZIKÁLNÍ CHEMIE ZÁKLADNÍ POJMY DEFINICE FORMY HMOTY Formy a nositelé hmoty

Více

Fyzika IV Dynamika jader v molekulách

Fyzika IV Dynamika jader v molekulách Dynamika jader v molekulách vibrace rotace Dynamika jader v molekulách rotační energetické hladiny (dvouatomová molekula) moment setrvačnosti kolem osy procházející těžištěm osa těžiště m2 m1 r2 r1 R moment

Více

Termodynamika 2. UJOP Hostivař 2014

Termodynamika 2. UJOP Hostivař 2014 Termodynamika 2 UJOP Hostivař 2014 Skupenské teplo tání/tuhnutí je (celkové) teplo, které přijme pevná látka při přechodu na kapalinu během tání nebo naopak Značka Veličina Lt J Nedochází při něm ke změně

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

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

Termomechanika 6. přednáška Doc. Dr. RNDr. Miroslav Holeček

Termomechanika 6. přednáška Doc. Dr. RNDr. Miroslav Holeček Termomechanika 6. přednáška Doc. Dr. RNDr. Miroslav Holeček Upozornění: Tato prezentace slouží výhradně pro výukové účely Fakulty strojní Západočeské univerzity v Plzni. Byla sestavena autorem s využitím

Více

5.7 Vlhkost vzduchu 5.7.5 Absolutní vlhkost 5.7.6 Poměrná vlhkost 5.7.7 Rosný bod 5.7.8 Složení vzduchu 5.7.9 Měření vlhkosti vzduchu

5.7 Vlhkost vzduchu 5.7.5 Absolutní vlhkost 5.7.6 Poměrná vlhkost 5.7.7 Rosný bod 5.7.8 Složení vzduchu 5.7.9 Měření vlhkosti vzduchu Fázové přechody 5.6.5 Fáze Fázové rozhraní 5.6.6 Gibbsovo pravidlo fází 5.6.7 Fázový přechod Fázový přechod prvního druhu Fázový přechod druhého druhu 5.6.7.1 Clausiova-Clapeyronova rovnice 5.6.8 Skupenství

Více

Plyn. 11 plynných prvků. Vzácné plyny. He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn Diatomické plynné prvky H 2, N 2, O 2, F 2, Cl 2

Plyn. 11 plynných prvků. Vzácné plyny. He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn Diatomické plynné prvky H 2, N 2, O 2, F 2, Cl 2 Plyny Plyn T v, K Vzácné plyny 11 plynných prvků He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn 165 Rn 211 N 2 O 2 77 F 2 90 85 Diatomické plynné prvky Cl 2 238 H 2, N 2, O 2, F 2, Cl 2 H 2 He Ne Ar Kr Xe 20 4.4 27 87 120 1 Plyn

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

Substituce ve vícenásobném integrálu verze 1.1

Substituce ve vícenásobném integrálu verze 1.1 Úvod Substituce ve vícenásobném integrálu verze. Následující text popisuje výpočet vícenásobných integrálů pomocí věty o substituci. ěl by sloužit především studentům předmětu ATEAT k přípravě na zkoušku.

Více

Teplota a její měření

Teplota a její měření Teplota a její měření Teplota a její měření Číslo DUM v digitálním archivu školy VY_32_INOVACE_07_03_01 Teplota, Celsiova a Kelvinova teplotní stupnice, převodní vztahy, příklady. Tepelná výměna, měrná

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

Matematika 2 LS 2012/13. Prezentace vznikla na základě učebního textu, jehož autorem je doc. RNDr. Mirko Rokyta, CSc. J. Stebel Matematika 2

Matematika 2 LS 2012/13. Prezentace vznikla na základě učebního textu, jehož autorem je doc. RNDr. Mirko Rokyta, CSc. J. Stebel Matematika 2 Matematika 2 13. přednáška Obyčejné diferenciální rovnice Jan Stebel Fakulta mechatroniky, informatiky a mezioborových studíı Technická univerzita v Liberci jan.stebel@tul.cz http://bacula.nti.tul.cz/~jan.stebel

Více

Matematika I A ukázkový test 1 pro 2014/2015

Matematika I A ukázkový test 1 pro 2014/2015 Matematika I A ukázkový test 1 pro 2014/2015 1. Je dána soustava rovnic s parametrem a R x y + z = 1 x + y + 3z = 1 (2a 1)x + (a + 1)y + z = 1 a a) Napište Frobeniovu větu (existence i počet řešení). b)

Více

3.1. Newtonovy zákony jsou základní zákony klasické (Newtonovy) mechaniky

3.1. Newtonovy zákony jsou základní zákony klasické (Newtonovy) mechaniky 3. ZÁKLADY DYNAMIKY Dynamika zkoumá příčinné souvislosti pohybu a je tedy zdůvodněním zákonů kinematiky. K pojmům používaným v kinematice zavádí pojem hmoty a síly. Statický výpočet Dynamický výpočet -

Více

Jméno: _ podpis: ročník: č. studenta. Otázky typu A (0.25 bodů za otázku, správně je pouze jedna odpověď)

Jméno: _ podpis: ročník: č. studenta. Otázky typu A (0.25 bodů za otázku, správně je pouze jedna odpověď) Jméno: _ podpis: ročník: č. studenta Otázky typu A (0.25 bodů za otázku, správně je pouze jedna odpověď) 1. JEDNOTKA PASCAL JE DEFINOVÁNÁ JAKO a. N.m.s b. kg.m-1.s-2 c. kg.m-2 d. kg.m.s 2. KALORIMETRICKÁ

Více

Zadání a řešení testu z matematiky a zpráva o výsledcích přijímacího řízení do magisterského navazujícího studia od podzimu 2015

Zadání a řešení testu z matematiky a zpráva o výsledcích přijímacího řízení do magisterského navazujícího studia od podzimu 2015 Zadání a řešení testu z matematiky a zpráva o výsledcích přijímacího řízení do magisterského navazujícího studia od podzimu 05 Zpráva o výsledcích přijímacího řízení do magisterského navazujícího studia

Více

1.4. II. věta termodynamiky

1.4. II. věta termodynamiky ... věta termodynamiky Slovní formulace: homsonova formulace: Nelze sestrojit periodicky pracující stroj, který by konal práci, přičemž by ochlazoval jediné těleso, jehož teplota by byla všude stejná,

Více

1. Je dána funkce f(x, y) a g(x, y, z). Vypište symbolicky všechny 1., 2. a 3. parciální derivace funkce f a funkce g.

1. Je dána funkce f(x, y) a g(x, y, z). Vypište symbolicky všechny 1., 2. a 3. parciální derivace funkce f a funkce g. . Je dána funkce f(x, y) a g(x, y, z). Vypište symbolicky všechny.,. a 3. parciální derivace funkce f a funkce g.. Spočtěte všechny první parciální derivace funkcí: a) f(x, y) = x 4 + y 4 4x y, b) f(x,

Více

I. Diferenciální rovnice. 3. Rovnici y = x+y+1. převeďte vhodnou transformací na rovnici homogenní (vzniklou

I. Diferenciální rovnice. 3. Rovnici y = x+y+1. převeďte vhodnou transformací na rovnici homogenní (vzniklou Typy příkladů pro I. část písemky ke zkoušce z MA II I. Diferenciální rovnice. 1. Určete obecné řešení rovnice y = y sin x.. Určete řešení rovnice y = y x splňující počáteční podmínku y(1) = 0. 3. Rovnici

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

Skalární a vektorový popis silového pole

Skalární a vektorový popis silového pole Skalární a vektorový popis silového pole Elektrické pole Elektrický náboj Q [Q] = C Vlastnost materiálových objektů Interakce (vzájemné silové působení) Interakci (vzájemné silové působení) mezi dvěma

Více

TERMOMECHANIKA PRO STUDENTY STROJNÍCH FAKULT prof. Ing. Milan Pavelek, CSc. Brno 2013

TERMOMECHANIKA PRO STUDENTY STROJNÍCH FAKULT prof. Ing. Milan Pavelek, CSc. Brno 2013 Vysoké učení technické v Brně Fakulta strojního inženýrství, Energetický ústav Odbor termomechaniky a techniky prostředí TERMOMECHANIKA PRO STUDENTY STROJNÍCH FAKULT prof. Ing. Milan Pavelek, CSc. Brno

Více

11. přednáška 10. prosince Kapitola 3. Úvod do teorie diferenciálních rovnic. Obyčejná diferenciální rovnice řádu n (ODR řádu n) je vztah

11. přednáška 10. prosince Kapitola 3. Úvod do teorie diferenciálních rovnic. Obyčejná diferenciální rovnice řádu n (ODR řádu n) je vztah 11. přednáška 10. prosince 2007 Kapitola 3. Úvod do teorie diferenciálních rovnic. Obyčejná diferenciální rovnice řádu n (ODR řádu n) je vztah F (x, y, y, y,..., y (n) ) = 0 mezi argumentem x funkce jedné

Více

Poznámky k semináři z termomechaniky Grafy vody a vodní páry

Poznámky k semináři z termomechaniky Grafy vody a vodní páry Příklad 1 Sytá pára o tlaku 1 [MPa] expanduje izotermicky na tlak 0,1 [MPa]. Znázorněte v diagramech vody a vodní páry. Jelikož se jedná o izotermický děj, je výhodné použít diagram T-s. Dále máme v zadání,

Více

c) vysvětlení jednotlivých veličin ve vztahu pro okamžitou výchylku, jejich jednotky

c) vysvětlení jednotlivých veličin ve vztahu pro okamžitou výchylku, jejich jednotky Harmonický kmitavý pohyb a) vysvětlení harmonického kmitavého pohybu b) zápis vztahu pro okamžitou výchylku c) vysvětlení jednotlivých veličin ve vztahu pro okamžitou výchylku, jejich jednotky d) perioda

Více

Theory Česky (Czech Republic)

Theory Česky (Czech Republic) Q3-1 Velký hadronový urychlovač (10 bodů) Než se do toho pustíte, přečtěte si prosím obecné pokyny v oddělené obálce. V této úloze se budeme bavit o fyzice částicového urychlovače LHC (Large Hadron Collider

Více

y = 2x2 + 10xy + 5. (a) = 7. y Úloha 2.: Určete rovnici tečné roviny a normály ke grafu funkce f = f(x, y) v bodě (a, f(a)). f(x, y) = x, a = (1, 1).

y = 2x2 + 10xy + 5. (a) = 7. y Úloha 2.: Určete rovnici tečné roviny a normály ke grafu funkce f = f(x, y) v bodě (a, f(a)). f(x, y) = x, a = (1, 1). III Diferenciál funkce a tečná rovina Úloha 1: Určete rovnici tečné roviny ke grafu funkce f = f(x, y) v bodě (a, f(a)) f(x, y) = 3x 3 x y + 5xy 6x + 5y + 10, a = (1, 1) Řešení Definičním oborem funkce

Více

Poznámky k cvičením z termomechaniky Cvičení 4. Postulát, že nedochází k výměně tepla má dopad na první větu termodynamickou

Poznámky k cvičením z termomechaniky Cvičení 4. Postulát, že nedochází k výměně tepla má dopad na první větu termodynamickou Adiabatická změna: Při adiabatickém ději nedochází k výměně tepla s okolím, tedy platí: dq = 0; dq = 0 () Postulát, že nedochází k výměně tepla má dopad na první větu termodynamickou Pro její první tvar:

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

Drsná matematika III 1. přednáška Funkce více proměnných: křivky, směrové derivace, diferenciál

Drsná matematika III 1. přednáška Funkce více proměnných: křivky, směrové derivace, diferenciál Drsná matematika III 1. přednáška Funkce více proměnných: křivky, směrové derivace, diferenciál Jan Slovák Masarykova univerzita Fakulta informatiky 16. 9. 2008 Obsah přednášky 1 Literatura 2 Funkce a

Více

Úvod do moderní fyziky. lekce 3 stavba a struktura atomu

Úvod do moderní fyziky. lekce 3 stavba a struktura atomu Úvod do moderní fyziky lekce 3 stavba a struktura atomu Vývoj představ o stavbě atomu 1904 J. J. Thomson pudinkový model atomu 1909 H. Geiger, E. Marsden experiment s ozařováním zlaté fólie alfa částicemi

Více

Diferenciální počet funkcí více proměnných

Diferenciální počet funkcí více proměnných Vysoké učení technické v Brně Fakulta strojního inženýrství Diferenciální počet funkcí více proměnných Doc RNDr Miroslav Doupovec, CSc Neřešené příklady Matematika II OBSAH Obsah I Diferenciální počet

Více

1. Kvantové jámy. Tabulka 1: Efektivní hmotnosti nosičů v krystalech GaAs, AlAs, v jednotkách hmotnosti volného elektronu m o.

1. Kvantové jámy. Tabulka 1: Efektivní hmotnosti nosičů v krystalech GaAs, AlAs, v jednotkách hmotnosti volného elektronu m o. . Kvantové jámy Pokročilé metody růstu krystalů po jednotlivých vrstvách (jako MBE) dovolují vytvořit si v krystalu libovolný potenciál. Jeden z hojně používaných materiálů je: GaAs, AlAs a jejich ternární

Více

Termochemie { práce. Práce: W = s F nebo W = F ds. Objemová práce (p vn = vnìj¹í tlak): W = p vn dv. Vratný dìj: p = p vn (ze stavové rovnice) W =

Termochemie { práce. Práce: W = s F nebo W = F ds. Objemová práce (p vn = vnìj¹í tlak): W = p vn dv. Vratný dìj: p = p vn (ze stavové rovnice) W = Termochemie { práce Práce: W = s F nebo W = Objemová práce (p vn = vnìj¹í tlak): W = V2 V 1 p vn dv s2 Vratný dìj: p = p vn (ze stavové rovnice) W = V2 V 1 p dv s 1 F ds s.1 Diferenciální tvar: dw = pdv

Více