termodynamika

W = 0
Z 1 PT plyne
Cyklický děj – Při tomto ději se systém vrátí po výměně tepla a práci do výchozího stavu.
Znázorníme jej v p – V diagramu
Obr.3: Cyklický děj
Vnitřní energie jako stavová funkce se po proběhnutí kruhového děje nemění
Z 1PT plyne
Celková práce, kterou systém vykoná během cyklu je rovna dodanému teplu.
Volná expanze (expanze do vakua)
Obr.4: Volná expanze
Počáteční stav před volnou volnou expanzí. Po otevření kohoutku plyn postupně vyplní obě
Nádoby a přejde do rovnovážného stavu.
Systém je izolován, nevyměňuje si s okolním teplo (děj adiabatický), nekoná ptáci (plyn volně přechází z levé nádoby až vyplní obě nádoby) ani mu není práce dodávána
Q = 0 , W = 0
Z 1PT plyne
Volná expanze je dějem nevratným (plyn se samovolně nevrátí do levé nádrže), v libovolném okamžiku expanze je systém v nerovnováze, tlak je v různých místech systému různý, průběh děje nelze znázornit v v-P diagramu.
19.9. Charakterizujte mechanismy přenosu tepla vedením, prouděním, nebo zářením.
Vedení (kondukce) – Ponecháme-li pohrabáč v ohni delší dobu, bude i jeho držadlo horké.
Energie se přenáší z ohně do držadla vedením podél celého pohrabáče. Amplitudy kmitů atomů a elektronů tvořících kov výrazně vzrostou v ohni díky vysoké teplotě okolí. Nárůst amplitud kmitání a s ním spojená energie se šíří podél pohrabáče od atomu k atomu prostřednictvím srážek sousedních atomů. Touto cestou se oblast zvýšené teploty rozšiřuje po pohrabáči až k držadlu.
Proudění (konvence) – Pozorujeme-li plamen svíce nebo zápalky, vidíme přenos tepla vzhůru prouděním. Takový přenos tepla nastává tehdy, když tekutina (jako je vzduch nebo voda) je ve styku s předmětem vyšší teploty. Teplota tekutiny ve styku s tímto předmětem roste a tekutina (ve většině případů) se roztahuje, čímž její hustota klesá. Protože se tím stává lehčí než okolní chladná tekutina, začne ohřátá tekutina vlivem vztlaku stoupat vzhůru. Část chladnější tekutiny se dostane na její místo a tam se zahřeje; proces může pokračovat.
Záření (radiace, sálání) – Nositelem tepla jsou elektromagnetické vlny o vlnových délkách ~()m. Šíření tepla vyzařováním není vázáno na žádné látkové prostředí (elektromagnetické vlny se mohou šířit i ve vakuu).
Pozn.: Všechny tři způsoby šíření tepla mohou existovat součastně.
19.10. Na základě laboratorního cvičení popište Stefanův-Boltzmannův zákon.
Výkon vyzařujícího předmětu (tj. rychlost, s jakou vyzařuje energii prostřednictvím elektromagnetických vln) závisí na velikosti jeho povrchu S a na teplotě T v Jelcinech a je dán
Stefanovým-Boltzmanným zákonem
ion.DSMT4
se nazývá Stefanova-Boltzmannova konstanta
označuje emisivitu povrchu předmětu a nabývá hodnot mezi 0 a 1. Těleso, které více pohlcuje záření, více je také vyzařuje. Největší emisivitu má černé těleso; je to teoretický model. Černé těleso pohltí veškeré záření dopadající na jeho povrch. Zahřejeme-li toto těleso na vysokou teplotu, je jeho intenzita vyzařování největší, jaká je při teplotě T možná a závisí pouze na této teplotě. Vztah mezi oběma veličinami vyjadřuje Stefanův-Boltzmannův zákon.
20.1.Vysvětlete, čím se zabývá kinetická teorie plynů. Vysvětlete pojem „ideální plyn“.
Napište a vysvětlete stavovou rovnici ideálních plynů.
Kinetická teorie plynů spojuje makroskopické vlastnosti plynů (např. tlak a teplotu) s mikroskopickými vlastnostmi molekul plynu (např. s rychlostmi a kinetickými energiemi).
Ideální plyn má vlastnosti: je dokonale stlačitelný a bez vnitřního tření.
Částice ideálního plynu musejí splňovat následující podmínky:
Rozměry částic jsou zanedbatelné vzhledem ke vzdálenostem mezi nimi (částice ideálního plynu lze tedy považovat za hmotné body), kromě srážek na sebe částice jinak nepůsobí a celková kinetická energie částic se při vzájemných srážkách nemění, tzn. srážky částic jsou dokonale pružné.
Stavová rovnice:
p… tlak plynu; V… objem plynu; n… látkové množství; R… plynová konstanta; T … teplota
20.2. Vysvětlete, jakou práci plyn vykoná při ději probíhajícím za a) konstantní teploty,
b) konstantního tlaku, c) konstantního objemu.
Práce při izometrickém ději – Děj, který probíhá za konstantní teploty nazýváme izometrický děj.
T = konst.
Práce, kterou plyn vykoná při izotermickém ději je dána vztahem
Pro ideální plyn platí pole stavové rovnice
Po dosazení za p
Obr.5 p-V diagram izotermického děje
Práce při izobarickém ději
p = konst.
Obr.6 p-V diagram Izobarického děje
Práce při izochorickém ději
V = konst. , dV = 0
a tedy
W = 0
Obr.7 p-V diagram Izochorického děje
20.3. Na čem závisí teplota plynů z hlediska kinetické teorie? Popište tlak plynu na stěnu
nádoby a ukažte, co je střední kvadratická rychlost molekul.
Teplota plynů závisí na rychlosti molekul (nejsem si ale jistý).
Střední kvadratická rychlost, značí se
N…počet molekul v systému; … rychlost i-té molekuly
Význam Střední kvadratické rychlosti – Kdyby se touto rychlostí pohybovaly v daném okamžiku všechny molekuly, byla by jejich kinetická energie rovna kinetické energii celého systému, tj. systému molekul, z nichž každá se pohybuje jinou rychlostí.
Tlak vyvolán nárazy molekul na stěny nádoby.
Předpoklady: 1. Nárazy dokonale pružné – nemění se kinetické energie molekul.
2. Plyn řídký – pravděpodobnost srážek mezi molekulami zanedbatelná.
Př. : plyn v nádobě, osu x zvolíme kolmo na stěnu
složka rychlost vx ( v1 je kolmá na stěnu, po odrazu od stěny má hodnotu ( vx ( v2 . Změna x-ové složky hybnosti takové molekuly
m((v = m(v2 - v1) = (2mvx .
Z těchto molekul (vx ( v1) za (t narazí na stěnu ty molekuly, které neleží od stěny dále než
vx (t.
Je-li plocha stěny S , molekuly v objemu Svx (t narazí během (t na stěnu. Střední hustota molekul plynu: