ZÁKLADNÍ TERMODYNAMICKÉ VELIČINY A JEJICH MĚŘENÍ



Podobné dokumenty
Soustava SI FYZIKÁLNÍ VELIČINY A JEDNOTKY

Vyšší odborná škola, Obchodní akademie a Střední odborná škola EKONOM, o. p. s. Litoměřice, Palackého 730/1

MOLEKULOVÁ FYZIKA A TERMODYNAMIKA

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

TEPLOTA (termodynamické a statistické pojetí)

Téma sady: Všeobecně o vytápění. Název prezentace: základní pojmy 1

1. ÚVOD 1.1 SOUSTAVA FYZIKÁLNÍCH VELIČIN, KONSTANT,

PŘEVODY JEDNOTEK. jednotky " 1. základní

17. Celá čísla.notebook. December 11, 2015 CELÁ ČÍSLA

laboratorní řád, bezpečnost práce metody fyzikálního měření, chyby měření hustota tělesa

Základní pojmy. T = ϑ + 273,15 [K], [ C] Definice teploty:

MODERNÍ METODY CHEMICKÉ FYZIKY II (Přednáška 8) Stručná historie měření času (od kyvadel k frekvenčním hřebenům)

Změna objemu těles při zahřívání teplotní roztažnost

505/1990 Sb. ZÁKON. ze dne 16. listopadu o metrologii. Federální shromáždění České a Slovenské federativní Republiky se usneslo na tomto zákoně:

ZÁKLADNÍ ŠKOLA KOLÍN II., KMOCHOVA 943 škola s rozšířenou výukou matematiky a přírodovědných předmětů

264/2000 Sb. VYHLÁKA Ministerstva průmyslu a obchodu

Tabulka 1. SI - základní jednotky

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

Základní škola a mateřská škola, Ostrava-Hrabůvka, Mitušova 16, příspěvková organizace Školní vzdělávací program 2. stupeň, Člověk a příroda.

PRAKTIKUM I. Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK

SBÍRKA ŘEŠENÝCH FYZIKÁLNÍCH ÚLOH

Termomechanika cvičení

Základní pojmy a jednotky

FYZIKA na LF MU cvičná. 1. Který z následujících souborů jednotek neobsahuje jen základní nebo odvozené jednotky soustavy SI?

Historie SI. SI Mezinárodní soustava jednotek - Systéme International d Unités

EU PENÍZE ŠKOLÁM Operační program Vzdělávání pro konkurenceschopnost

AGENDA. převody jednotek koncentrace ředení osmolarita, osmotický tlak

Měření délek. Přímé a nepřímé měření délek

MĚŘENÍ A VÝPOČTY TEPLOTNÍCH CHARAKTERISTIK & TEPLOTA PŮDY

ZÁKLADNÍ POZNATKY MOLEKULOVÉ FYZIKY A TERMIKY. Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - 2. ročník - Molekulová fyzika a termika

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

SBÍRKA ZÁKONŮ ČESKÉ REPUBLIKY. Profil aktualizovaného znění: Titul původního předpisu: Zákon o metrologii

Metody termické analýzy. 3. Termické metody všeobecně. Uspořádání experimentů.

Zákon č. 505/1990 Sb. o metrologii

FYZIKÁLNÍ CHEMIE I: 2. ČÁST

264/2000 Sb. VYHLÁŠKA. Ministerstva průmyslu a obchodu. ze dne 14. července 2000,

Fyzikální chemie VŠCHT PRAHA. bakalářský kurz. Prof. Ing. Josef Novák, CSc. a kolektiv. (2. listopadu 2008)

Soustava vznikla v roce 1960 ze soustavy metr-kilogram-sekunda (MKS).

Fyzikální veličiny. Převádění jednotek

Metrologie v geodézii (154MEGE) Ing. Lenka Línková, Ph.D. Katedra speciální geodézie B

2.1 Empirická teplota

ÚSTAV ORGANICKÉ TECHNOLOGIE

Složení hvězdy. Hvězda - gravitačně vázaný objekt, složený z vysokoteplotního plazmatu; hmotnost 0,08 M ʘ cca 150 M ʘ, ale R136a1 (LMC) má 265 M ʘ

FYZIKÁLNÍ PRAKTIKUM FJFI ČVUT V PRAZE. Měření Poissonovy konstanty vzduchu. Abstrakt

505/1990 Sb. ZÁKON. ze dne 16. listopadu o metrologii ČÁST I. Všeobecná ustanovení. Účel zákona. nadpis vypuštěn

Zákon č. 505/1990 Sb. o metrologii

Kontrolní otázky k 1. přednášce z TM

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

Organizační pokyny k přednášce. Matematická statistika. Přehled témat. Co je statistika?

Soustava SI, převody jednotek

1.1 Co je fyzika. Řecké slovo ϕυσιζ [fýsis] znamená příroda. Fyzika je tedy základem celé přírodovědy (dříve byla nazývána také přírodní filosofií).

plynu, Měření Poissonovy konstanty vzduchu

MOLEKULOVÁ FYZIKA A TERMODYNAMIKA

Teoretické základy bezdotykového měření

Digitální učební materiál

Test- měření, horniny a nerosty DIGITÁLNÍ UČEBNÍ MATERIÁL

1. OBSAH, METODY A VÝZNAM FYZIKY -

1 Jednotky a jejich historie

PŘÍRODA - VLASTNOSTI LÁTEK. Anotace: Materiál je určen k výuce věd ve 3. ročníku ZŠ. Seznamuje žáky s vlastnostmi látek a jejich měřením.

Název a číslo materiálu: VY_32_INOVACE_16_Člověk a příroda_fyzika-6 _ Teplota

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

KORCHEM 2015/2016 Téma: Barevné zlato

J., HÁJEK B., VOTINSKÝ J.

PRAKTIKUM II. Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK. Název: Charakteristiky termistoru. stud. skup.

POŽÁRNÍ TAKTIKA. Proces hoření

505/1990 Sb. ZÁKON. ze dne 16. listopadu 1990 o metrologii. Federální shromáždění České a Slovenské federativní Republiky se usneslo na tomto zákoně:

4.1.1 Opakovací děje. Předpoklady: Pomůcky: papírky s grafy, závaží na pružině, kyvadlo. Tvar Měsíce na obloze se neustále mění:

9 FYZIKA. 9.1 Charakteristika vyučovacího předmětu. 9.2 Vzdělávací obsah

Teplota a její měření

Integrovaná střední škola, Hlaváčkovo nám. 673, Slaný

Mol. fyz. a termodynamika

METODY DESKRIPTIVNÍ STATISTIKY

PRAKTIKUM IV Jaderná a subjaderná fyzika

Základní charakteristika výzkumné činnosti Ústavu fyzikální chemie

ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE Fakulta elektrotechnická BAKALÁŘSKÁ PRÁCE Ladislav Vincenc

VLASTNOSTI LÁTEK. Anotace: Materiál je určen k výuce přírodovědy ve 4. ročníku ZŠ. Seznamuje žáky s vlastnostmi a měřením látek.

λ, (20.1) infračervené záření ultrafialové γ a kosmické mikrovlny

F - Dynamika pro studijní obory

Astronomická pozorování

CHARAKTERISTIKA. VZDĚLÁVACÍ OBLAST VYUČOVACÍ PŘEDMĚT ZODPOVÍDÁ ĆLOVĚK A PŘÍRODA FYZIKA Mgr. Zdeněk Kettner

1. Změřte statickou charakteristiku termistoru pro proudy do 25 ma a graficky ji znázorněte.

Základní poznatky. Teplota Vnitřní energie soustavy Teplo

Provedení poèátkù: - A standard, nula je cca 10 cm od oèka, (vhodný pro strojírenství a stavebnictví)

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

Úplné pracovní znění k 1. únoru Zákon č. 505/1990 Sb., o metrologii

Úvod. rovinný úhel např. ϕ radián rad prostorový úhel např. Ω steradián sr

Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK

Číslo projektu: CZ.1.07/1.4.00/ Název DUM: Teplota Číslo DUM: III/2/FY/2/1/13 Vzdělávací předmět: Fyzika Tematická oblast: Fyzikální veličiny

3. TEKUTINY A TERMIKA 3.1 TEKUTINY

Praktikum I Mechanika a molekulová fyzika

Molekulová fyzika a termodynamika

Pokusy na Malé Hraštici tentokrát s teplem

Teplota. fyzikální veličina značka t

FYZIKA 6. ročník 2. část

Fyzikální principy uplatňované v anesteziologii a IM

PRAKTIKUM I. Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK. úloha č. 11 Název: Dynamická zkouška deformace látek v tlaku

VY_32_INOVACE_PRV3_16_10. Šablona III / 2 - Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT MĚŘENÍ TEPLOTY

Naše zkušenost z denního života, technické praxe a samozřejmě i pokusy. částečná přeměna celkové energie ve vnitřní energii okolí [2, s. 162].

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

Proudění viskózní tekutiny. Renata Holubova

Transkript:

ZÁKLADNÍ TERMODYNAMICKÉ VELIČINY A JEJICH MĚŘENÍ Pavel Svoboda Univerzita Karlova v Praze, Matematicko-fyzikální fakulta, Katedra fyziky kondenzovaných látek, Ke Karlovu 5, 121 16 Praha 2

Poděkování: Práce je součástí projektu GAČR 108/10/1006

Pojmy: Veličiny měření jednotky

Připomínka: Měřením rozpadu radioaktivního uhlíku v organické nečistotě na podrážkách Cimrmanových bot, zjistil doc. Vozáb, že Cimrman přišel do Liptákova na podzim roku 1906 plus minus 200 let.

Veličiny: Leonard Euler, Algebra, 1765: Veličinou rozumíme vše to, co se může zvětšovat nebo zmenšovat, nebo to, k čemu můžeme něco přidat či od toho něco ubrat. Existují veličiny různého druhu, jejichž studiem se zabývají různé oblasti vědy. Každá oblast vědy má své charakteristické veličiny. Měření je srovnání dané veličiny s vybranou veličinou téhož druhu (jednotkou).

Veličiny: Veličinou rozumíme objektivní vlastnost, kterou lze kvalitativně odlišit a kvantitativně popsat. extenzivní (kvantitativní, obecně aditivní hmotnost, délka, objem, el. náboj, teplo apod.) intenzivní (kvalitativní, neaditivní, stavové teplota, tlak, el. napětí apod.) protenzivní (stále plynoucí čas)

Veličiny: Základní: Určené dohodou Dnes akceptovaná dohoda je poplatná technické praxi Systém základních veličin: Délka Hmotnost Čas Teplota Elektrický proud Svítivost Látkové množství Odvozené: všechny ostatní měly by se dát ze základních veličin odvodit.

Měření: Mars Climate Orbiter Máme dohodnutý systém základních veličin Chceme popsat objektivní realitu Je nutno veličiny kvantifikovat Určit násobnost dané veličiny vůči její opět dohodnuté části Tuto část prohlásíme za jednotku X =ν U září, 1999 The peer review preliminary findings indicate that one team used English units (e.g., inches, feet and pounds) while the other used metric units for a key spacecraft operation. M$ 655.2 X je libovolná veličina U je její jednotka (unit) ν označuje hodnotu násobnost veličiny

Měření: extenzivní měříme přímo srovnáním s etalonem požadavek aditivity lineární škála Veškerá měření se snažíme převést na měření délky př.: měření hmotnosti - vážení

Etalon mohu vytvořit pouze pro veličinu extenzivní jeden kilogram jeden metr Tyto etalony byly také vytvořeny a uloženy v mezinárodním ústavu pro míry a váhy (Sèvres u Paříže).

Jednotky: užívané etalony extenzivních veličin metr kilogram

Měření délky: Vývoj etalonů:

Měření hmotnosti: Vývoj etalonů: Hematitová závaží ve tvaru kachen. Mezopotámie, asi 1700 př.n.l. Rohovník obecný - karát Talent Trojská unce

Problém nemáme etalony: intenzivní (teplota, tlak, el. napětí apod.) protenzivní (čas)

Čas

Historie času (a prostoru)

Měření času:

Měření času: Periodicita dějů Astronomie Slunce den rovnodennost slunovraty Měsíc fáze příliv Mechanika kyvadlo proudění tekutin Biologie tep Galileo Galilei

Měření času:

exa sekunda nano femto atto yoto fluorescence rychlé pulsní lasery nejkratší měřitelný čas Detail krystalu safíru s příměsí titanu (Ti:Al2O3) buzený spojitým zářením argonového laseru. Podobné uspořádání je srdcem dnešních femtosekundových laserů (snímek z KCHFO MFF UK v Praze).

Platónský rok milenium století generace Olympiáda tropický rok den hodina minuta reakční doba člověka

Odhad stáří vesmíru Odhad doby života na Zemi Odhad doby znalosti piva Planckův čas odhadovaná doba trvání Big bangu

Bak Tun Katun Haab Tzolkin

Brahmův cyklus Brahmův den Manvantara Mahayuga Aayan Ruthu Masa Paksha Nakshatra ahoratram Muhurta Ghati Vighati Paramanu Leekshaka Lava Renu Truti

Jednotky: extenzivní veličiny: metr kilogram vzdálenost, jakou urazí světlo ve vakuu za 1/299792458 s etalon Čas 1 sekunda je doba trvání 9 192 631 770 period záření, které odpovídá přechodu mezi dvěma hladinami velmi jemné struktury základního stavu atomu cesia 133 Cs.

Etalony Etalony vytvořeny a uloženy v mezinárodním ústavu pro míry a váhy. Národní kopie co nejpřesnější, uloženy v národních ústavech. Chyba etalonu Chyba měření X = ( ν ± δν ) ( U ± δu ) kde δν označuje nepřesnost srovnávacího procesu, tedy měření a δu označuje chybu etalonu

Etalony X = ( ν ± δν ) ( U ± δu ) X je hodnota veličiny, určená daným procesem (s nějakou chybou srovnávacího procesu) pomocí daných etalonů (s určitou chybou oproti dohodnuté jednotce). Etalon prohlášen za absolutně přesný: ( X ± δx ) = ( ν ± δν ) U

Připomínka: Intenzivní veličiny: měříme nepřímo, pomocí veličin extenzivních, srovnáním s dohodnutou jednotkou příslušné extenzivní veličiny (obvykle délky) za pomoci dohodnutých empirických zákonitostí. intenzivní veličiny popisují stav hmoty nutno vytvořit stupnici stavů tyto stavy pojmenovat (ohodnotit) jednotlivým stavům přiřadit hodnoty veličiny extenzivní jednoznačné přiřazení kalibrace

Teplota

Teplota Teplota, (temperature z lat. temperare míchat) Mísení vína s vodou Regulace teploty při vaření piva Starověký Egypt Odpařování vody ochlazování Klaudios Galenos tabulka teploty krve a charakteru v závislosti na zeměpisné šířce

Teplota teploměry Hérón Alexandrijský první termoskop 1. století n.l. Galileo Galilei termoskop na základě Hérónových zápisků. Teploměrné trubice převod změny objemu na změnu délky Hérón Alexandrijský Termoskop si můžete snadno postavit On the Left, A Galileo Thermoscope (thermometer) On the Right, A Florentine Thermometer Galileo Galilei

Měření teploty Kvantitativní měření teploty stupnice stavů: Teplota tajícího ledu dostatečně stabilní R. Boyle 1664 druhý bod teplota tání másla teplota v podpaží zdravého muže... První normalizace D. G. Fahrenheit -základní bod chladicí směs ledu a salmiaku: 0 (-17,778 C). -bod tání ledu: 4 -teplota zdravého lidského těla: 12 Stupnice příliš hrubá, rozdělil každou jednotku na 8 částí, - stupně Tedy: tání ledu: 32 F teplota zdravého lidského těla: 96 F.

Anders Celsius Teplota tání ledu: 100 Teplota varu vody za normálního tlaku: 0 tento teplotní interval tak rozdělil na 100 dílů Carl Linnaeus (Carl von Linné): 1745 obrátil Celsiovu stupnici a velikost dílků Celsiova teplotní stupnice teplota t značka C. Měření - délka (výška) rtuťového sloupce za příslušné teploty t prohlášena jako lineární: l t = l 1 0 ( + αt)

Plynový teploměr Teplotní roztažnost či rozpínavost různých plynů je téměř stejná: obsahuje konstantu 273,15 v Celsiově stupnici. Plynový teploměr, naplněný ideálním plynem, by měnil svůj objem dle vztahu: V t ( 1+ 1 273, t) = V 15 0 při teplotě -273,15 C by dosáhl nulového objemu William Thompson, - lord Kelvin termodynamická teplota absolutní nulu -273,15 C.

Teplota Kelvin jeden čas uvažoval zavést termodynamickou teplotu jako nelineární logaritmickou - Lépe by vyjadřovala energetickou náročnost změny teploty - Zejména v oblasti fyziky nízkých teplot - Faktická nedosažitelnost absolutní nuly logaritmus nuly je - - Tedy pro dosažení nulové teploty je třeba odebrat systému nekonečné množství energie.

Zákon třetí: Nedojdeš nikdá pořádku úplného, leč jen v potu tváře se tomuto blížiti smíš.

proces srovnávání měření Jak je možné, že stavová veličina charakteristická pro jednu látku je srovnatelná se stavovou veličinou, ač téhož charakteru, látky druhé? A projeví se na velikosti veličiny jiné? Nultá věta termodynamiky Teplota je veličina, která nabývá stejné hodnoty ve dvou systémech ve vzájemném tepelném kontaktu, u nichž nedochází k žádnému přenosu tepla. Základ termometrie tranzitivnost: Je-li systém A v tepelné rovnováze se systémem B a ten je v tepelné rovnováze se systémem C, je systém A v tepelné rovnováze se systémem C.

Nejen teplota, ale jakákoli intenzivní termodynamická veličina, je měřitelná a měřená jen na základě dohodnuté stupnice kalibrované pomocí dohodnutých pevných bodů a interpolace intervalu pomocí dohodnutých vztahů s omezenou platností, s konečnou přesností, v omezeném intervalu.

Všechno je JINAK!

Děkuji za pozornost