Teplotní roztažnost. Teorie. Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti



Podobné dokumenty
VÝUKOVÝ MATERIÁL Ing. Yvona Bečičková Termika VY_32_INOVACE_0301_0212 Teplotní roztažnost látek. Fyzika 2. ročník, učební obory Bez příloh

F8 - Změny skupenství Číslo variace: 1

Digitální učební materiál

Měření teplotní roztažnosti

Mezi krystalické látky nepatří: a) asfalt b) křemík c) pryskyřice d) polvinylchlorid

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

Závislost odporu kovového vodiče na teplotě

Molekulová fyzika a termika:

VÝUKOVÝ MATERIÁL Ing. Yvona Bečičková Tematická oblast. Termika Číslo a název materiálu VY_32_INOVACE_0301_0220 Anotace

Střední odborná škola a Střední odborné učiliště, Hustopeče, Masarykovo nám. 1

LOGO. Struktura a vlastnosti pevných látek

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

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

Teplota. fyzikální veličina značka t

Změna objemu těles při zahřívání teplotní roztažnost

12. Struktura a vlastnosti pevných látek

FYZIKA 6. ročník 2. část

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

2.1 Empirická teplota

Měření teplotní roztažnosti

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

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

23_ 2 24_ 2 25_ 2 26_ 4 27_ 5 28_ 5 29_ 5 30_ 7 31_

Vnitřní energie pevné látky < Vnitřní energie kapaliny < Vnitřní energie plynu (nejmenší energie)

LOGO. Struktura a vlastnosti kapalin

FYZIKA 6. ročník 2. část

DUM č. 12 v sadě. 10. Fy-1 Učební materiály do fyziky pro 2. ročník gymnázia

Tepelná technika. Teorie tepelného zpracování Doc. Ing. Karel Daďourek, CSc Technická univerzita v Liberci 2007

Zákony ideálního plynu

Přijímací zkoušky FYZIKA

Fyzika. 6. ročník. měřené veličiny. značky a jednotky fyzikálních veličin

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

3.5 Tepelné děje s ideálním plynem stálé hmotnosti, izotermický děj

Vnitřní energie. Teplo. Tepelná výměna.

Vnitřní energie, práce a teplo

Technologické procesy (Tváření)

BEZSTYKOVÁ KOLEJ NA MOSTECH

STRUKTURA PEVNÝCH LÁTEK STRUKTURA PEVNÝCH LÁTEK

Mol. fyz. a termodynamika

5. Duté zrcadlo má ohniskovou vzdálenost 25 cm. Jaký je jeho poloměr křivosti? 1) 0,5 m 2) 0,75 m 3) Žádná odpověď není správná 4) 0,25 m

SKUPENSTVÍ LÁTEK Prima - Fyzika

Cena za set Kč SESTAVA OBSAHUJE: Nádrž 250 L se dvěma trubkovými výměníky 1 ks. Čerpadlová skupina dvoucestná 1 ks.

Řešení: Fázový diagram vody

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

Povrch, objem, proporce. Jindřiška Svobodová

Příklady na derivace a integrály. arboristika kombinovaná arboristika denní Robert Mařík,

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

MOLEKULOVÁ FYZIKA A TERMODYNAMIKA

Stanovení měrného tepla pevných látek

Poznámky pro žáky s poruchami učení z matematiky 2. ročník 2005/2006 str. 1. Funkce pro UO 1

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

d p o r o v t e p l o m ě r, t e r m o č l á n k

FYZIKA II. Petr Praus 6. Přednáška elektrický proud

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

VLASTNOSTI VLÁKEN. 3. Tepelné vlastnosti vláken

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

REKTIFIKACE DVOUSLOŽKOVÉ SMĚSI, VÝPOČET ÚČINNOSTI

Úloha č.1: Stanovení molární tepelné kapacity plynu za konstantního tlaku

T0 Teplo a jeho měření

9. Struktura a vlastnosti plynů

Elektrický proud v kovech Odpor vodiče, Ohmův zákon Kirchhoffovy zákony, Spojování rezistorů Práce a výkon elektrického proudu

R9.1 Molární hmotnost a molární objem

Jiří ŠVEC 1, Pavel ŠVEC 2 OBJEMOVÉ ZMĚNY LÁTEK

MĚŘENÍ S TERMISTORY Václav Piskač, Brno 2011

LOGO. Struktura a vlastnosti plynů Ideální plyn

PRAKTIKUM I. Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK. Pracoval: Pavel Ševeček stud. skup.: F/F1X/11 dne:

PŘÍMÁ A NEPŘÍMÁ ÚMĚRNOST

Fyzikální praktikum III

Vlastnosti tepelné odolnosti

Integrovaná střední škola, Kumburská 846, Nová Paka Automatizace Snímače teploty. Snímače teploty

Fyzika - Sexta, 2. ročník

Elektrický proud. Elektrický proud : Usměrněný pohyb částic s elektrickým nábojem. Kovy: Usměrněný pohyb volných elektronů

Vybrané technologie povrchových úprav. Základy vakuové techniky Doc. Ing. Karel Daďourek 2006

Potrubí a armatury. Potrubí -slouží k dopravě kapalin, plynů, sypkých hmot i kusového materiálu

SBÍRKA ŘEŠENÝCH FYZIKÁLNÍCH ÚLOH

1. Okalibrujte pomocí bodu tání ledu, bodu varu vody a bodu tuhnutí cínu:

CHEMIE. Pracovní list č. 5 - žákovská verze Téma: Vliv teploty na rychlost chemické reakce, teplota tání karboxylových kyselin. Mgr.

Digitální učební materiál

SKUPENSKÉ PŘEMĚNY POJMY K ZOPAKOVÁNÍ. Testové úlohy varianta A

TVÁŘENÍ ZA STUDENA STŘÍHÁNÍ. Mezi tváření za studena patří:

7. MECHANIKA TEKUTIN - statika

Svarové spoje. Svařování tavné tlakové. Tlakové svařování. elektrickým obloukem plamenem termitem slévárenské plazmové

KAPALINY. Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Fyzika - Termika - 2. ročník

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

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

Základy vakuové techniky

III. STRUKTURA A VLASTNOSTI PLYNŮ

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

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

1) Skupenství fáze, forma, stav. 2) 3 druhy skupenství (1 látky): pevné (led) kapalné (voda) plynné (vodní pára)

JEVY NA ROZHRANÍ PEVNÉHO TĚLESA A KAPALINY

MOLEKULOVÁ FYZIKA A TERMODYNAMIKA

Nelineární problémy a MKP

5.7 Vlhkost vzduchu Absolutní vlhkost Poměrná vlhkost Rosný bod Složení vzduchu Měření vlhkosti vzduchu

ZMĚNY SKUPENSTVÍ LÁTEK

Z PRÁŠ. lení. s použit. itím m tlaku bez použit. ití tlaku. ení tvaru výrobku. pevnosti

TERMOMECHANIKA 15. Základy přenosu tepla

Testové otázky za 2 body

Téma sady: Výroba, rozvod a spotřeba topných plynů. Název prezentace: nebezpečné vlastnosti

Transkript:

Teplotní roztažnost Teorie Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Teplotní roztažnost souvisí se změnou rozměru zahřívaného těles Při zahřívání se tělesa zvětšují, při ochlazování se smršťují. Snad nejvýznamnější výjimkou z tohoto pravidla je vod Když vodu ochlazujeme z bodu varu 100 C na zhruba 4 C, tak se smršťuje. Od teploty 4 C do bodu tuhnutí 0 C se naopak roztahuje. Díky tomuto neobvyklému jevu má led menší hustotu než vod Různé materiály se při stejné změně teploty roztahují nebo smršťují různě. Obecně platí, že při stejné změně teploty se plyny rozpínají více než kapaliny. Kapaliny se zase rozpínají více než pevné látky. Při zahřívání nebo ochlazování se zvětšují nebo zmenšují všechny rozměry těles Z praktických důvodů zavádíme dva typy teplotní roztažnosti: délkovou roztažnost (zajímá nás změna jednoho rozměru tělesa) a objemovou roztažnost (zajímá nás změna všech tří rozměrů tělesa). Mírou změny rozměru je součinitel teplotní délkové nebo objemové roztažnosti. Často nás zajímá, jek se změní rozměr potrubí, kolejnic, elektrického vedení nebo jiných dlouhých objektů. Například o kolik bude delší elektrické vedení v horkém letním dnu za teploty 30 C ve srovnání s chladným zimním dnem s teplotou -20 C? Ve skutečnosti se vedení rozpíná ve všech třech rozměrech, ale v praxi nás zajímá pouze změna jeho délky.

Obrázek 1: kolejnice deformované vlivem teplotní roztažnosti Pro pevné látky zavádíme koeficient teplotní roztažnosti l. Velikost tohoto koeficientu se pro jednotlivé materiály poměrně značně liší. Například koeficient teplotní roztažnosti pro hliník je asi padesátkrát větší než pro křemenné sklo. Koeficient teplotní roztažnosti vlastně udává konstantu úměrnosti mezi změnou délky materiálu a změnou teploty, která tuto změnu vyvolá. Je definován jako l = 1 dl l dt, (1) kde dl je malá změna délky l, dt je malá změna teploty. Pokud již známe koeficient teplotní roztažnosti, můžeme z (1) odhadnout změnu délky jako: l=l 0 l T (2) Tato rovnice platí, pokud se koeficient teplotní roztažnosti příliš nemění se změnou teploty T. To není obecně splněno, ale pro malé změny teploty platí (2) poměrně přesně. Pokud se koeficient teplotní roztažnosti s teplotou výrazně mění, je nutné vyjádřit změnu délky pomocí integrálu z (1) T 2 l=l 0 L T dt (3) T 1 Koeficient objemové roztažnosti zavádíme obecně jako V = 1 V dv dt p, (4)

kde dv je malá změna objemu V, dt je malá změna teploty. Index p znamená, že tlak je konstantní v průběhu rozpínání. Toto je důležité v případě plynů, protože tlak plynu závisí silně na teplotě plynu. Pokud známe součinitel teplotní roztažnosti, můžeme vyjádřit změnu objemu jako V =V V T (5) Velké množství technických zařízení a systémů je založeno na teplotní roztažnosti materiálů. Příkladem je bimetalický pásek. Tento pásek se skládá ze dvou kovových proužků s různou teplotní roztažností. Tyto proužky jsou svařené dohromady. Když začneme pásek zahřívat, jeden z kovů se rozpíná rychleji než druhý. Pásek se vychýlí ve směru kovu s menší teplotní roztažností. Tento bimetalický pásek nejčastěji požíváme v termostatech. Když se v místnosti začne ochlazovat, oba kovy v pásce se začnou smršťovat, jeden více než druhý. Při určité teplotě se páska ohne tak, že se dostane do kontaktu s kovovým kontaktem a spojí tak elektrický obvod, který uvede do chodu topení. Jakmile teplota v místnosti vzroste, bimetalická páska se začne ohýbat v opačném směru. Nakonec se vzdálí od kovového kontaktu, přeruší tak elektrický obvod a tím topení zase vypne. Teplotní roztažnost objektů v reálném světě je často v pozornosti vědců a inženýrů. Například kovové spoje použité na mostech musí být zkonstruovány tak, aby zajistily dostatečný prostor pro teplotní roztažnost jednotlivých dílů mostu.

Obrázek 2: kovové spoje částí mostu Železniční koleje jsou v některých úsecích (dlouhé mosty) budovány tak, že mezi jednotlivými kolejnicemi zůstává dilatační mezer Kolejnice tak mohou při změnách délky v horkých a studených dnech klouzat směrem jedna k druhé, aby bylo zajištěno, že nedojde k jejich deformaci vlivem přehřátí. Objemová roztažnost má také mnoho praktických aplikací. Například bychom chtěli vědět, jak se změní objem balónu s rostoucí teplotou. Odpověď na tuto otázku závisí na koeficientu objemové roztažnosti použitého plynu. Objemová roztažnosti plynů se mění od poměrně malé pro vzduch do poměrně velké pro oxid uhličitý a oxid siřičitý.

https://fyzikfelcvut.cz/auth/labtest/otazky_test.php?uloha=3 Page 1 of 4 Test znalostí k úloze: Teplotní roztažnost Jaroslav Jíra Vyhodnotit test 1. Délka platinové tyče s rostoucí teplotou roste klesá nemění se 2. Objem jednoho kilogramu vody v intervalu 20 o C - 70 o C s rostoucí teplotou roste klesá nemění se 3. Objem jednoho kilogramu vody v intervalu 0 o C - 4 o C s rostoucí teplotou roste klesá nemění se 4. Součinitel objemové teplotní roztažnosti je definován jako

https://fyzikfelcvut.cz/auth/labtest/otazky_test.php?uloha=3 Page 2 of 4 5. Teplota se zvýší o. Délka tyče se zvětší o 6. Teplota se zvýší o. Objem benzínu v nádrži se zvětší o 7. Ocelová tyčka má délku přesně 20 m při 20 o C. Součinitel teplotní délkové roztažnosti oceli je =11.10-6 K -1. O kolik se tyč prodlouží při 100 o C? o 0,38 mm o 8,22 mm o 17,6 mm o 55,1 mm 8. Závislost délky kovové tyče na teplotě je v grafu

https://fyzikfelcvut.cz/auth/labtest/otazky_test.php?uloha=3 Page 3 of 4

https://fyzikfelcvut.cz/auth/labtest/otazky_test.php?uloha=3 Page 4 of 4 Vyhodnotit test

https://fyzikfelcvut.cz/auth/labtest/otazky_test.php?uloha=3 Page 1 of 3 Test znalostí k úloze: Teplotní roztažnost Jaroslav Jíra Vyhodnotit test 1. Délka ocelové tyče s rostoucí teplotou roste klesá nemění se 2. Délka platinové tyče s rostoucí teplotou roste klesá nemění se 3. Objem jednoho kilogramu vody v intervalu 20 o C - 70 o C s rostoucí teplotou roste klesá nemění se 4. Jednotka součinitele teplotní délkové roztažnosti je K.m K.m -1 K -1.m K -1 5. Součinitel objemové teplotní roztažnosti je definován jako

https://fyzikfelcvut.cz/auth/labtest/otazky_test.php?uloha=3 Page 2 of 3 6. Teplota se zvýší o. Délka tyče se zvětší o 7. Teplota se zvýší o. Objem benzínu v nádrži se zvětší o

https://fyzikfelcvut.cz/auth/labtest/otazky_test.php?uloha=3 Page 3 of 3 8. Ocelová tyčka má délku přesně 3 m při 30 o C. Součinitel teplotní délkové roztažnosti oceli je =11.10-6 K -1. O kolik se tyč prodlouží při 50 o C? o 0,025 mm o 0,12 mm o 0,66 mm o 1,15 mm Vyhodnotit test

https://fyzikfelcvut.cz/auth/labtest/otazky_test.php?uloha=3 Page 1 of 3 Test znalostí k úloze: Teplotní roztažnost Jaroslav Jíra Vyhodnotit test 1. Délka hliníkové tyče s rostoucí teplotou roste klesá nemění se 2. Objem jednoho kilogramu vody v intervalu 20 o C - 70 o C s rostoucí teplotou roste klesá nemění se 3. Objem jednoho kilogramu vody v intervalu 0 o C - 4 o C s rostoucí teplotou roste klesá nemění se 4. Součinitel teplotní délkové roztažnosti je definován jako

https://fyzikfelcvut.cz/auth/labtest/otazky_test.php?uloha=3 Page 2 of 3 5. Součinitel objemové teplotní roztažnosti je definován jako 6. Teplota se zvýší o. Délka tyče se zvětší o 7. Teplota se zvýší o. Objem benzínu v nádrži se zvětší o

https://fyzikfelcvut.cz/auth/labtest/otazky_test.php?uloha=3 Page 3 of 3 8. Ocelová tyčka má délku přesně 3 m při 30 o C. Součinitel teplotní délkové roztažnosti oceli je =11.10-6 K -1. O kolik se tyč prodlouží při 200 o C? o 0,035 mm o 0,72 mm o 1,66 mm o 5,61 mm Vyhodnotit test