Název: Měření teploty a tlaku. Tematický celek: Termodynamika. Úkol: 1. Zopakujte si, co víte o teplotě a jejím měření. 2. Zopakujte si, co víte o atmosférickém tlaku. 3. Navrhněte robota, který bude po dobu jednoho dne měřit teplotu a tlak. 4. Analyzujte získaná data. Robotické vnímání světa I. /26 1
1. Teplota, měření teploty. fyzikální veličina, značí se t, [t] = C (stupeň Celsia) popisuje stav těles souvisí s vnitřní energií tělesa (vnitřní energie - celková pohybová a polohová energie všech částic v tělese) při zvýšení teploty tělesa roste jeho vnitřní energie, při snížení klesá termodynamická teplota T: [T] = K (kelvin) platí: T = ( t + 273,15) K vedlejší jednotka, používaná v USA, je stupeň Fahrenheita platí: kde C je teplota ve stupních Celsia, F je teplota ve stupních Fahrenheita teplotu měříme tak, že uvedeme do vzájemného styku těleso, jehož teplotu chceme měřit, a srovnávací těleso (teploměr) Robotické vnímání světa I. /26 2
2. Atmosférický tlak, měření atmosférického tlaku tlak je fyzikální veličina, značí se p, [p] = Pa (Pascal) obecně platí: F p N Pa S 2 [ m ] kde F je tlaková síla působící kolmo na plochu o obsahu S Atmosférický tlak pa je způsobený tíhovou silou vzduchu (atmosféry) Normální atmosférický tlak: p n 101325 Pa k měření atmosférického tlaku se používá barometr atmosférický tlak dosahuje nejvyšších hodnot při zemském povrchu, klesá s rostoucí výškou není stálý, ale na určitém místě zemského povrchu kolísá podtlak - tlak menší než barometrický (atmosférický, naměřený barometrem v daném místě) přetlak - tlak větší než barometrický měření atmosférického tlaku má velký význam v meteorologii, jeho velikost a změny jsou důležité pro předpověď počasí v meteorologii se atmosférický tlak většinou udává v hektopascalech (hpa) platí: 1 hpa = 100 Pa Robotické vnímání světa I. /26 3
3. Měření teploty a tlaku a) zapojíme do NXT kostky teploměr i barometr (viz. snímky pro ilustraci každý zvlášť) Robotické vnímání světa I. /26 4
b) nastavíme Datalog dle snímku: c) Zde měříme atmosférický tlak a teplotu po dobu 1 h, každých 30 s Robotické vnímání světa I. /26 5
4. Analýza naměřených hodnot a) získané data mají následující tvar: Čas je udáván po třiceti sekundách, teplota ve C, tlak v hpa b) Jednoduchou úpravou převedeme čas na minuty: Robotické vnímání světa I. /26 6
c) sestrojíme graf závislosti teploty na čase: d) sestrojíme graf závislosti atmosférického tlaku na čase: Robotické vnímání světa I. /26 7
5. Závěr vidíme, že ve sledovaném čase teplota kolísá mezi -7 C a -9 C tlak kolísá mezi 1001,4 hpa až asi 1002,9 hpa, tedy má prakticky setrvalý stav měření bylo prováděno v lednu, počasí bylo jasné a mrazivé pro meteorologické pozorování je vhodné data snímat po delší dobu než 1 h, tendence změn tlaku a teploty nemusí být v takto relativně krátkém úseku zřejmé obecně platí, že zvýšení atmosférického tlaku většinou znamená slunečno, malou oblačnost, pokles tlaku oblačno a déšť Robotické vnímání světa I. /26 8