Zaujal vás nějaký fyzikální jev? Nevíte si rady s jeho vysvětlením? Neváhejte a napište nám svůj dotaz!
nalezeno 1493 dotazů
205) Vysoká věž a geostacionární dráha
12. 03. 2008
Dotaz: Zdravim vas, mam teoriu: Keby sme na rovniku postavili z nekonecne pevneho
materialu vezu vysoku cca 35 000 km (resp. presne do takej vysky, v akej sa
nachadzaju geostacionarne druzice) a vykrocili z jej vrcholu do priestoru,
zostali by sme visiet v priestore hned vedla veze, prakticky bez pohybu smerom
nahor, resp. nadol? Myslim si, ze je to tak. Ak by bola veza nizsia, zacali by
sme padat k Zemi, ak by bola vyssia, boli by sme odstredivou silou vymrsteni
mimo dosah zemskej pritazlivosti. Mam pravdu, alebo sa mylim? P.S.: Neriesim tu
sposob stavby samotnej veze. Jedna sa mi v podstate o bod na vrchole "veze" pri
jej vztahu k Zemi. Diky za odpoved. (Jan Kolarik)
Odpověď: V podstatě máte pravdu (věž by musela být o trochu vyšší, zhruba 35 800 km). V případě vyšší věže byste ale nebyl vymrštěn "mimo dosah zemské přitažlivosti". Zemská přitažlivost sahá nekonečně daleko, pouze se vzdáleností slábne. Ovšem i na vzdálenosti okolo 385 000 km (tedy 10x dále) je ještě dost silná na to, aby "udržela Měsíc".
Dotaz: Chtěla bych se zeptat, jestli když zvedám těleso do výšky h konstatní rychlostí
v, vykonám stejnou práci, jako když těleso budu zvedat do výšky h rocnoměrně
zrychleně? Děkuji za odpověď. (Markéta)
Odpověď: Otázka je, jakou rychlost bude mít těleso na konci (ve výšce h) a jakou mělo na začátku. Jestli dobře chápu Vaši situaci, tak v obou případech začínáte ve stejné výšce a se stejnou rychlostí směrem nahoru - pak v případě zrychleného pohybu bude mít těleso ve výšce h větší rychlost, tedy i větší kinetickou energii - a o tuto energii jste musela vykonat více práce (energie nemohla vzniknout z ničeho, musela jste ji dodat... tou prací).
Dotaz: Dobrý den, nedávno jsem narazil na zvláštní jev. Opatřil jsem su
fluoroscein a UV LED diodu. Zkoušel jsem, kolik vody dokáše
obarvit jedna kapka konc. roztoku a vycházela mě opravdu vysoká čísla (destíky
litrů). Jenše vše jsem zkoušel ve vodě z vodovodu, a ta
kdyš jsem ji testoval čistou slabě fluoreskovla taky (!) barvou stejnou
jako fluoroscein. Proto jsem vyzkoušel ještě to samé s
destilovanou vodou a ta nefluoreskovala. Je mošné, še se do
vodovodní sítě přidává nějaké fluoroscenční barvivo? Nebo je fluorescence
způsobena přítomnými látka (soli, chlor)? Děkuji za odpovědi. (Michal Koutný)
Odpověď: Zopakovala jsem váš experiment s vodou ze severopražského sídliště a vodou z budovy Přírodovědecké fakulty a jak jsem předpokládala, ani jedna nesvětélkovala, zatímco velmi zředěný roztok fluoresceinu světélkoval studeně žlutozeleným světlem. Nevím, na jaké vlnové délce svítila vaše dioda, já použila UV lampu v blízké UV oblasti (asi 330 nm).
Jednoduché anionty (soli, chlor) zřejmě za světélkování neodpovídají, v blízké UV budou absorbovat spíše složitější organické látky s konjugovanými dvojnými vazbami a pod. Mohlo by se jednat o znečištění pitné vody, které z hlediska nebezpečnosti není významné (vodárny to dovolí), ale stále je v koncentraci, která působí pozorovatelnou fluorescenci. Můžete popřemýšlet, jestli nemáte v okolí nějaké průmyslové podniky pracující s barvivy nebo něco podobného, případně napište dotaz příslušné vodárně.
Když už máte tu UV diodu, můžete si s ní posvítit na "oranžové mléko" vytékající z rostlin vlaštovičníku většího ;o)
Dotaz: Dobry den, chtel bych se zeptat, proc se z hrnce uvolnuje para, i kdyz se voda
nevari, je to kvuli odparovani vody v kontaktu z rozpalenym hrncem? A potom by
mne tajimalo proc se mnozstvi pary zvysi bezprostredne potom,co vypnu plyn na
sporaku. Predem dekuji za odpoved (Michal Šárka)
Odpověď: Vypařování probíhá při libovolné teplotě, jeho míra ovšem s teplotou
prudce roste. Jenže pozor, nezávisí jenom na teplotě, ale také na
množství vody obsažené ve vzduchu nad hrncem (takzvané vlhkosti vzduchu).
Z mikroskopického hlediska si to můžete představit takto:
Molekuly v kapalině i ve vzduchu se neustále chaoticky pohybují (tím
rychleji, čím větší je teplota – ve skutečnosti je to spíše
obráceně, totiž že čím rychlejší je chaotický pohyb částic, tím větší
teplotu látka má). Některé částice při tomto pohybu "vyskočí" z kapaliny
a stanou se součástí vodních par (vypařování), jiné (klidně současně)
přejdou ze vzduchu do vody v hrnci (kondenzace). Obojí se děje neustále
a vzhledem k obrovskému množství molekul v litru vody (řádově
1025) velmi mnohokrát každou sekundu. Je to vlastně difúze
molekul plynu do kapaliny a obráceně.
Pokud častěji vyjdou molekuly z vody, než obráceně, pozorujeme to jako
vypařování kapaliny &ndash její množství v hrci se zmenšuje, vlhkost
okolního vzduchu naopak roste. Čím více je ale vodních par nad hrncem,
tím častěji některé molekuly přejdou při chaotickém tepelném pohybu ze
vzduchu zpátky do kapaliny. Vypařování se tedy zpomaluje.
Může se stát, že po čase vlhkost vzduchu vzroste natolik, že při dané
teplotě (a tedy "hemživosti" částic) už do kapaliny vstoupí ze vzduchu
za jednotku času právě tolik molekul, kolik jich kapalinu za stejný čas
opustilo. Mluvíme o stavu dynamické rovnováhy (z makroskopického
hlediska je to rovnováha, protože námi pozorovaná množství kapaliny a
par se nemění, ale z mikroskopického hlediska i nadále dochází k
vzájemnému míšení, jenže je to statisticky vzato "kus za kus" –
proto dynamická rovnováha namísto statické rovnováhy). Takzvaná
relativní vlhkost v tomto případě dosáhla 100 %.
Kdybychom nyní teplotu zvýšili, rovnováha by se opět porušila, relativní
vlhkost by klesla pod 100 % a my bychom mohli pozorovat další
vypařování. Funguje to i opačně. Pokud teplotu snížíme, může se
relativní vlhkost zvýšit dostatečně k tomu, aby docházelo ke kondenzaci.
Takto mohou vznikat drobné kapičky přímo ve vlhkém vzduchu (přesně tak
vzniká déšť). Nad hrncem tyto drobné kapičky pozorujeme jako mlhu, laiky
označovanou slovem "pára" (ve fyzice má slovo pára význam plynu, mlze
&ndash tedy páře s kapičkami &ndash fyzikové někdy říkají "mokrá pára").
Voda tedy k tomu, aby se vypařovala, nemusí vřít. Nicméně při varu se
vypařuje nejintenzivněji.
A proč pozorujeme mlhu nad hrncem bezprostředně po vypnutí plynu?
Domnívám se, že je to právě kvůli onomu náhlému snížení teploty. Tím
vzroste relativní vlhkost vzduchu nad hrncem a pára začne kondenzovat do
drobných kapiček, což pozorujeme jako mlhu. Stejný jev nastavá v zimě,
kdy nám jde "pára" (tedy mlha) od úst.
O mikroskopickém pohledu na vypařování jsme zde už jednou psali, můžete
se podívat sem.
Pokud vás zajímá více o varu, rovněž o tom jsme zde už psali, klikněte
sem.
Dotaz: Dobrý den, dotaz zní, zda hliníkový chladič (typicky na CPU v PC) chladí jinak (lépe nebo hůře), než tvarově identický vyrobený z mědi. Jestli problému správné rozumím, závisí jen na barvě a ploše chladiče, materiál ovlivňuje pouze to, jak rychle soustava dosáhne ustáleného stavu (alespoň v případě sálání, nevím ale jak u proudění, které zde hraje velkou roli). Děkuji za osvětlení nebo třeba i jen nápovědu, link. (Ren)
Odpověď: Chlazení chladičem bereme jako stacionární děj, tj. ustálený stav
teplot se stálými toky tepla. I při stejném "topném příkonu" součástky a
stejném tvaru chladiče a stejném způsobu chlazení resp. sálání z
chladiče i v ustáleném stavu ZÁLEŽÍ na materiálu chladiče, protože pro
jiný materiál chladiče se na povrchu chladiče ustálí jiné teploty - čím
je materiál vodivější, tím budou teploty nižší.
Je potřeba rozeznávat vodivost tepelnou (charakterizující přenos
tepla = energie) a teplotní (charakterizující změnu teploty), dále
vedení tepla vnitřní (např. uvnitř zahřívané tyče) a vnější (přenos
tepla z tyče ven, tj. přes hranici dvou prostředí); o vnějším
předpokládejme, že za jinak stejných podmínek - vlastnosti povrchu a
okolního prostředí - bude rovněž stejné.
Představme si vedení tepla deskou. Nalevo ji zahřívá jistý děj,
který jí dodává stálý tepelný příkon W (třeba elektrická spirála) a
udržuje tam v rovnováze stálou teplota T2. Na druhé straně desky je
odvod + sálání tepla a udržuje se tam nižší teplota T1 díky chladicímu
prostředí. Nastala-li již rovnováha, vejde dovnitř zleva za danou dobu
∆t přesně to teplo, co za tutéž dobu odejde zprava. Tepelný příkon
W = Q / ∆t je roven tepelnému "výkonu" (do chladicího
prostředí), jinak by nebyla rovnováha a teplota tyče by se s časem měnila.
Nezabýváme se tou dobou, než se vše dostalo do rovnováhy (tato doba
roste s celkovou tepelnou kapacitou desky). Deska je již nyní ve
stacionární rovnováze, tj. prohřátá se stálým teplotním průběhem ).
V tabulkách je pro měď a hliník uveden součinitel *tepelné vodivosti*
λ (thermal conductivity), což je
λ = Q l / (S ∆t / ∆T) s označením
∆ je přírůstek resp. změna,
Q = celkové teplo prošlé deskou za dobu ∆t,
l = tloušťka desky vzorku,
S = plocha desky,
∆T = T2 - T1, tedy rozdíl teplot na opbou stranách desky.
Příslušný součinitel *teplotní vodivosti* "a" (thermal diffusivity) je
a = λ / (ρ cp) ,
kde ρ je objemová hmotnost (hustota) a cp měrná tepelná kapacita při
stálém tlaku, udává průběh teploty.
Ve stařičkých Valouchových tabulkách (v CGS), které mám právě po
ruce, jsem našel hodnoty:
kov
λ
cp
ρ
"a"(vypočteno)
Al
0,503
0,214
2,70
0,912
Cu
0,92
0,094
8,9
1,1
Poměr přenášených tepel za jinak stejné konstrukce bude Cu:Al=0,92:0,503.
