FyzWeb  odpovědna

Zaujal vás nějaký fyzikální jev? Nevíte si rady s jeho vysvětlením? Neváhejte a napište nám svůj dotaz!


nalezeno 1493 dotazů

1354) Studená fúze09. 07. 2002

Dotaz: Včera byl na kanálu Spectrum odvysílán dokument o tzv. Studené fúzi. Pojednával o pokusu fyziků Pondse a Fleischmanna (snad jsem pochytil ta jména O.K.) z roku 1989, kdy se při reakci uvolnilo zajímavé množství "zbytkového" tepla. Při ověřování však nebylo dosaženo pokaždé stejného výsledku a na popud prezidenta Busche (staršího) byla ustavena vyšetřovací komise, která pokus vyvrátila. V průběhu 90. Let pak docházelo ke střetnutí mezi přívrženci a odpůrci této metody, přičemž vždy měli navrch odpůrci. Dokument však naznačuje, že odpůrci nikdy nejednali zcela nezaujatě. Můžete to prosím nějak nezávisle komentovat? (Jan Rechnovský)

Odpověď: Nevylučuji v principu, že by šla najít nějaká ta "studená fúze", tj. že by šlo nějakým trikem nechat k sobě přiblížit např. dvě jádra vodíku, tedy protony, aby z nich vzniklo jádro deuteria (p+n+e+neutrino). Toto splynutí se nazývá fúze. Je ale nutno dodat oběma jádrům velikou energii (420 keV, tedy urychlit je napětím 420 000 V a strefit se čelně), protože se na dálku odpuzují (tak, jak bychom taky čekali od elektricky stejně nabitých částic). Pravda je, že po překonání této energiové bariéry se nám všechna dodaná práce nejenom vrátí, ale ještě kus přibyde - ale kde si půjčit na ten začátek?
Klasická "horká fúze" spočívá prostě v tom, že vodík dostatečně zahřejeme. Spočítáte-li si ale teplotu, která odpovídá oné energiové bariéře, dostanete nesmírně vysokou teplotu, překračující podstatně teplotu ve Slunci (asi 15 milionů stupňů, což je jen 1,3 keV). Jeden trik je ale v tom, že má-li látka nějakou teplotu, pak odpovídající střední kinetická energie je opravdu jen STŘEDNÍ, tedy některé částečky (molekuly, atomy, ionty, podle toho, o co jde) budou v daném okamžiku mít energii menší, jiné větší. Nepatrná část může mít i energii podstatně větší, takže jí to stačí na fúzi - a to je případ Slunce, které taky spíše "doutná" než "hoří".
Další trik je v tom, najít nějaký šikovný mezistupeň, přes který by se dala bariéra přelézt třeba tím, že by se menší dávky energie složily dohromady - asi jako přelezete zeď, bude-li u ní žebřík. Nalezení takového žebříku by bylo právě onou studenou fúzí. Objektivně vzato se to zatím nepodařilo, i když takový jev není vyloučen. (Není také tak docela snadné poznat, zda na pár atomech k tomu došlo a zda by to v takovém případě mělo vůbec význam.) Ovšem to, že někdo bude zarputile hájit tézi, které věří, i když nebyla pokusem ověřena - to už je otázka spíše psychologická, ne-li psychiatrická.
(J.Obdržálek)   >>>  

1355) Fyzikální podstata plamene,...09. 07. 2002

Dotaz: 1. Co je to z fyzikálního hlediska vlastně plamen. 2. četl jsem o zrychlení světa je to pravda, a jak se dá zrychlit? 3. a dále jsem nedávno četl, že se povedlo přenést jakousi hmotnou věc laserovým paprskem.-něco jako ze star trek je to možné,pokud ano,na jakém principu 4. prý existuje kyslík O4 jaké má vlastnosti, jak vzniká, dá se dýchat,způsobuje nějaké jevy? (marek)

Odpověď: 1. Podstatou plamene je  plasma (nízkoteplotní), tedy částečně ionizovaný plyn. Vzniká tím, že chemickou reakcí (hořením) se vzniklé plyny (proto hořící hliník nemá plamen, Al2O3 je při dosažených teplotách stále tuhý) dostatečně zahřejí natolik, aby došlo k ionizaci - tj. roztržení molekuly (jako celek neutrální) na nabité částice.
2. Nejspíš jste četl o světelných jevech v hmotném prostředí, kde se světlo šíří rychlostí menší než (legendárních) c=299 792 458 m/s. Cokoliv by mohlo přenést informaci, se nemůže pohybovat rychlostí větší než c, ledaže bychom přispustili, že příčina může nastat později, než důsledek. "Nepřekročitelnost rychlosti světla" je totiž nikoli vlastnost světla, ale vlastnost prostoročasu, ve kterém žijeme.
3. Těžko říci, nevím, co máte na mysli. Ale: 1) Světlo můžete nahlížet jako proud fotonů, majících svou energii a tedy i hmotnost. 2) "Laserová pinseta" je známa a používá se i v praxi.
4. Pokud je mi známo z mých chlapeckých let, vedle obyčejného kyslíku O2 a ozonu O3 byla za vysokých tlaků zjištěna i spektra poukazující na molekuly O4. Ani bych se tomu nedivil, ale moc velký význam bych tomu zase nepřikládal. Dýchat se nedá ani ozon (alespoň ne dlouho :-((( ) , jistě by to bylo silné oxidační činidlo.
(J.Obdržálek)   >>>  

1356) Posuvný proud08. 07. 2002

Dotaz: Můj dotaz souvisí s Maxwellovými rovnicemi - není mi jasné co přesne si mám představit pod posuvným proudem, který Maxwell doplnil do rovnice formulující zákon celkového proudu (kromě toho že díky němu mají rovnice obecnou platnost-tedy platí ve všech polích). A proč je možné ho vyjádřit jako parciální derivaci vektoru elektrické indukce podle času? Pak by mě ještě zajímalo, jestli byla rychlost světla určena poprvé řešením z maxwellových rovnic odvozené vlnové rovnice pomocí permeability a permitivity, nebo pomocí nějakého experimentu. (Petr Pokorný)

Odpověď: Milý pane kolego, možná Vás trochu zklamu, ale takový je život. Třeba ani není nic, co by bylo nutno si "představit". Představa pomůže, ale je vždycky jen jistým modelem, který něco podstatného znázorní, ale něco jiného zakryje nebo naopak přidává něco, co v reálu není. Budete-li svému mladšímu synovci vysvětlovat Vy, co je to elektřina a elektrický proud, asi řeknete něco jako "Elektrony jsou jako malí zelení mužíčci, co pobíhají uvnitř drátů a orientují se tam, kam je zrovna tlačíme vnějším napětím. A to napětí je, jako kdybychom tu trubici zvedli tam, kde má být napětí větší. A ti mužíčci nemůžou zmizet, (takže pro ně platí rovnice kontinuity), navíc je v obvyklých podmínkách ani nemůžeme nějak podstatněji stlačit k sobě, a proto elektrický okruh je vždycky uzavřený, má-li opravdu téci proud I." Jenomže to není tak docela pravda, protože když nabíjíte kondenzátor, tak okruh není uzavřený - obě desky jsou přece odděleny izolátorem! No ale doplníme-li člen Ip (posuvný proud) ke členu I, tak se jím elektrický proud uzavře. To samo o sobě by bylo dobrým důvodem k zavedení. Ale lze i potvrdit, že takto zavedený proud Ip má i všechny další vlastnosti "obyčejného" proudu, např. že vytváří magnetické pole. Proto ho také zavádíme. Říkáme mu ale raději "Maxwellův". To označení "posuvný" je z představ, že existuje všudypřítomný nevažitelný éter, jehož chvění se projevuje jako světlo, jehož vnitřní napětí je dáno elektrickým polem E a deformace (posunutí) se pak jeví jako elektrická indukce D (angl. Displacement = posunutí). Na posuvný proud se nenajde nějaký mechanický model. On totiž existuje i ve vakuu, kde není (z hlediska klasické elektrodynamiky) nic, co by se mohlo posouvat. Ale berme to jako fakt, že doplněním tohoto výrazu se nám náš starý známý proud "zacelí" - že to je právě to, co mu chybělo k dokonalosti. A proč je možné ho vyjádřit jako parciální derivaci vektoru elektrické indukce podle času? No to je právě ten výraz, který by nám chyběl pro rovnici kontinuity.
Rychlost světla byla nejprve změřena v dobách, kdy naoka o světle nebyla vůbec spojována s elektřinou a magneticmem. Až Weber vypočítal, že změny elektromagnetického pole by se měly šířit rychlostí, která se nápadně podobala rychlosti světla, a skvěle (tj. odvážně, ale pravdivě) z toho vydedukoval, že světlo je elektromagnetické povahy. Přečtete si o tom v učebnicích o historii fyziky.
(J.Obdržálek)   >>>  

1357) Hustota vody při 4°C08. 07. 2002

Dotaz: Potřeboval bych zjistit, proč voda má největší hustotu při 4C°a když teplota stoupá nebo klesá její hustota klesá. Ostatní kapaliny při zvyšování teploty jejich hustota klesne a při snižování stoupne. Čím je tato anomálie způsubená. (Vladimír Bureš)

Odpověď: Milý příteli, i my bychom rádě věděli, proč voda má tuto anomálii, které možná vděčíme svůj život. Další anomálie je to, že kapalná voda má hustotu větší než tuhý led (obyčejný, za vyšších tlaků jsou jiné modifikace, těžší). Ale abych vám alespoň naznačil faktory, které to určují: Voda není (jen) H2O, ale asi tak (H2O)5 až (H2O)6. Kdyby totiž byla jen H2O s molekulovou vohou cca 18, měla by se chovat zhruba jako neon, a byl by to plyn mající hodně daleko do zkapalnění. Kruhové "nadmolekuly" výše vyznačené vznikají díky vodíkovým můstkům, tedy jakýmsi "nadnormativním vedlejším vazbám" vodíků ve vodě. Ale to, jak dalece se uplatní při pohybujících se molekulách H2O (při vyšší teplotě obecně rychlejší pohyb), to je pak souhra obou faktorů. Ona se uplatní i v tuhé fázi, najděte si v odborné literatuře stavový diagram vody za vyšších tlaků, je tam asi 8 fází ledu.
(J.Obdržálek)   >>>  

1358) Rovnice balistické křivky28. 06. 2002

Dotaz: Potřeboval bych poradit, jak se dá vypočítat rovnice tzv. balistické křivky. Je známa hmotnost (m=1g), počáteční rychlost (v0=700 m/s), vzdálenost cíle (d=1km), BRZDÁ SÍLA (-b.v), kde v je rychlost a b je 0,00015 kg/s. Má se určit úhel. Problém je v tom, že toto musím naprogramovat pomocí PAS (počítačového algebraického systému) Maple. Z učebnic znám dokonale postup od pohybové rovnice, přes integrace, poč.podmínky,... až k rovnici y=(-g/(2.v0^2.(cos alfa)^2)).x^2+x.tg alfa ALE tato rovnice je rovnice paraboly, tedy při zanedbání BRZDÉ SÍLY. Nenašel jsem učebnici, v které by se počítalo i s brzdnou silou. NEVÍM TEDY, KDE PŘIPOČÍST, KDE ODEČÍST BRZDNOU SILU V POSTUPU OD POHYBOVÉ ROVNICE K ROVNICI Y=... (Štefan Vanya)

Odpověď: Pane kolego, nechtějte dvě různé věci najednou - sestavení výsledné rovnice křivky. Sestavte nejprve (diferenciální, ale nemějte z toho strach) rovnici křivky, a pak teprve nechte na Maplu, aby ji "řešil", tj. podstupoval z počáteční hodnoty podle jistého přírůstku času k hodnotám vyšším.
O co jde: 2. N.z. říká, že (výsledná) síla F udělí částici zrychlení a=F/m. (Místo každého D dosaďte velké řecké D, značící přírůstek veličiny, co je napsaná za ním.). Má-li v čase t částice polohu (x, y,z) a rychlost (vx,vy,vz), pak v pozdějším čase t+Dt má polohu (x+vx.Dt, y+vy.Dt, z+vz.Dt) a rychlost (vx+ax.Dt, vy+ay.Dt, vz+az.Dt)  = (vx + Fx/m.Dt, vy + Fy/m.Dt, vz +Fz/m.Dt).
To je celá pohybová rovnice. Zadáte ji do Maplu s tím, že vyjádříte závislost výsledné síly F na všem, co rozumně přichází v úvahu. V nejjednodušším případě bez odporu vzduchu je Fx=0, Fy=0, Fz= -mg. Udělejte to a zjistěte, zda vám vyjde parabolická dráha z = z(x). Pokud ne, hledejte chybu. Pak přidejte odpor vzduchu. Při té rychlosti bude nejspíš kvadratický: Fx =
a.vx vx, Fy= a.vyvy atd. To je nejspíš to, co po vás požadují. Dělostřelci by ovšem asi chtěli více, střela rotuje a je to tedy setrvačník, výsledný odpor vzduchu působí nikoli v těžišti, ale obecně v jiném bodě daném tvarem střely, ještě by se mohla uvážit Coriolisova síla působící na letící střelu na otáčející se Zemi apod.
(J.Obdržálek)   >>>