Přednáška 9

Trojnému bodu vody je přiřazena hodnota 273,16 K
(Celsiova teplota trojného bodu vody je 0,01°C)
0
-273,15
0,01
273,16 T / K
t / °C
Teplota
Teplota vyjádřená v kelvinech se nazývá termodynamická teplota
Kelvinova stupnice
Jednotka absolutní teploty jeden kelvin, 1K,
je stejně velká jako 1 stupeň Celsia, 1°C.
Srovnání stupnice Kelvinovy, Celsiovy a Fahrenheitovy
{ }( )K15,273+=
C
TT
{ } { } 32
5
9
+=
CF
TT
Převodní vztahy mezi stupnicemi:
Teplota

HRW 19.8
Teplotní roztažnost
Má-li tyč délku d, potom při vzrůstu teploty o ΔT
vzroste její délka o hodnotu Tdd Δ=Δ α
kde α je tzv. teplotní součinitel délkové roztažnosti
(jednotka: K
-1
)
Zvýší-li se teplota pevné látky nebo tekutiny o hodnotu ΔT,
zvýší se objem o hodnotu
kde β je teplotní součinitel objemové roztažnosti materiálu
(jednotka: K-1)
Pro pevné látky platí
αβ 3=
Objemová roztažnost
Teplotní roztažnost
Délková roztažnost
/dd
T
α
Δ
=
Δ
VV TβΔ =Δ
Teplotní roztažnost

HRW 19.17
VNITŘNÍ ENERGIE
1. Látky kteréhokoliv skupenství se skládají z obrovského
množství částic (∼10
22
) – atomů, molekul, iontů.
Struktura látky je tedy nespojitá tj. diskrétní.
2. Částice se v látkách neustále a neuspořádaně (tj. chaoticky)
pohybují. Tento pohyb se nazývá tepelný pohyb.
Princip molekulárního chaosu:
U systému, který je jako celek v klidu, nepřevládá v daném okamžiku
žádný směr, ve kterém by se pohybovala většina částic.
Všechny směry rychlostí částic jsou stejně pravděpodobné.
Soustava částic má (a) vnitřní kinetickou energii tepelného pohybu.
Vnitřní energie
Příklad odpudivých sil – malá stlačitelnost kapalin a pevných látek
Příklad přitažlivých sil – pevnost látek, přilnavost dotýkajících se těles
Existence vzájemného silového působení mezi částicemi
nás opravňuje říci, že soustava má (b) vnitřní potenciální energii.
Vnitřní energie
3. Částice na sebe navzájem působí silami. Tyto síly jsou při malých
vzdálenostech odpudivé, při větších vzdálenostech přitažlivé.
Vnitřní energie systému je ta část jeho celkové energie,
kterou by systém měl, kdyby na něj nepůsobila žádná vnější silová pole
a systém se nepohyboval.
Je jednoznačně určena stavovými parametry (tlak, teplota, objem,…).
Znamená to, že vnitřní energie systému je stavová funkce.
Vnitřní energie systému je rovna součtu
kinetické energie tepelného pohybu molekul
a potenciální energie odpovídající vzájemné interakci molekul.
Vnitřní energie
Vnitřní energie
Teplo
Teplo je veličina, která je rovna změně vnitřní energie
při tepelné výměně mezi dvěma tělesy (systémy)
( resp. mezi systémem a okolím).
Tepelná výměna je děj, při kterém si částice jednoho tělesa (systému)
vyměňují energii s částicemi druhého tělesa (systému)
prostřednictvím vzájemných srážek v místě dotyku těles (systémů).
Teplo není stavová veličina.
Jeho hodnota závisí na způsobu (ději, změně), kterým je dodáváno.
Jednotkou tepla je Joule (stejná jako jednotka energie).
Teplo
A
B
U
U
U'
U'
B
A
A
A
B
B
Tepelná výměna:
izolovaný systém
Veličina TEPLO odpovídá změně vnitřní energie, značka Q:
Označíme proto ΔU
A
= Q
A
a .
⇒
BA
QQ −=
Teplo přijaté systémem - kladné znaménko, Q
A
> 0
Teplo systému odejmuté - záporné znaménko, Q
B
< 0
Teplo
Pro izolovaný systém platí zákon zachování energie ΔU
A
+ ΔU
B
= 0
Součet změny
vnitřní energie tělesa A a změny vnitřní energie tělesa B je roven nule.
BB
QU =Δ
Systém přijímá teplo, zvětšuje se jeho vnitřní energie a zvyšuje se teplota.
Tepelná kapacita C
udává množství tepla, které musíme dodat tělesu,
aby se jeho teplota zvýšila o jeden stupeň
()
f i
CQTT= −
Jednotka tepelné kapacity: J⋅K
-1
udává množství tepla, které musíme dodat 1 kg dané látky,
aby se její teplota zvýšila o jeden stupeň (materiálový parametr)
TcmTTcmQ
if
Δ=−= )(
Jednotka měrné tepelné kapacity: J⋅kg
-1
. K
-1
Vpřípadě, že c závisí na teplotě,
musíme přejít k nekonečně malým veličinám dQ = cmdT
(m je hmotnost)
Tepelná kap