Zaujal vás nějaký fyzikální jev? Nevíte si rady s jeho vysvětlením? Neváhejte a napište nám svůj dotaz!
nalezeno 1493 dotazů
850) Hmotnost vybité baterie
07. 12. 2003
Dotaz: 1.) Dobrý den, zajímá mě, jestli nabitá baterie váží více, než když se vybije.
Jestliže je hmota energií, tak by měla být baterie po vybití lehčí, ne?
2.) Pokud vím, tak ve Slunci se mění protony na neutrony za vzniku neutrin a
elektronů. Měl jsem dojem, že právě z onoho náboje vznikne neutrino, jenže na
internetu nějak nejsem schopen najít důvěryhodné informace o hmotnostech
neutronu a protonu... (Vítězslav)
Odpověď: 1.) Čistě teoreticky to pravda je. Baterie je založená na elektrochemickém
principu, energie se získává přechodem elektronů do stavů s nižší energií
a podle speciální teorie relativity toto skutečně odpovídá poklesu
hmotnosti vybité baterie.
Jsou zde ale dvě ale. Jednak je daný rozdíl jen těžko měřitelný (znáte
vztah E=mc2, takže si snadno spočtete, o kolik by vybitá baterie
měla být lehčí), jednak chemické a jiné procesy ve vybíjené baterii mohou
výslednou
změnu hmotnosti ovlivnit mnohem výrazněji (mám na mysli např. unikání
některých látek z baterie nebo naopak, bude to sice zanedbatelné množství,
ale pořád řádově větší než relativistický úbytek hmotnosti).
2.)
elektron 9.10938188(72) x 10-31 kg
proton 1.67262158(13) x 10-27 kg
neutron 1.67492716(13) x 10-27 kg
hm. jednotka u 1.66053873(13) x 10-27 kg
Není ale zcela jasné, jakou reakci máte na mysli. Proton se na neutron za
vzniku protonu, neutrina a elektronu těžko změní např. kvůli zákonu
zachování náboje. Patrně jste měl na mysli β+ rozpad, ve kterém
vzniká neutron, pozitron a elektronové neutrino. Tento proces ovšem zjevně
nemůže být zdrojem energie hvězd (to by muselo při rozpadu vznikat γ
kvantum). Doporučuju nahlédnou do téměř libovolné astronomické knížky
nebo encyklopedie zabývající se hvězdami, tam budou jaderné reakce popsány
ürčitě přehledněji než by to bylo možné zde na pár řádcích.
Odpověď: Voda jednak zabrání přístupu kyslíku k hořícímu objektu (i když to neplatí
stoprocentně, hoření některých látek, např. hořčíku, molekuly vody
rozkládá na vodík a kyslík a vzniklý kyslík hoření dokonce podporuje),
jednak díky své velké tepelné kapacitě účinně hašenou látku ochlazuje.
Dotaz: 1.Žádné hmotné těleso se nemůže pohybovat rychlostí světla. Jaká je tedy
maximální možná rychlost hmotného tělesa? (domnívám se, že pokud bychom to
číslo znali a odečetli ho od rychlosti světla, získaly bychom nejmenší
jednotku času, ale to je v rozporu s tím, že čas se nedělí na kvanta)
2.Pokud posvítím baterkou ze stojícího auta, vyletí z ní fotony určité
vlnové délky. Pokud posvítím baterkou z jedoucího auta, vlnová délka fotonů
se zkrátí a světlo urazí větší vzdálenost, než aby se k jeho rychlosti
přičetla rychlost jedoucího auta. Je moje domněnka správná? (Vašek)
Odpověď: 1. Ono je to tak, že se může pohybovat libovolnou menší rychlostí, než je
rychlost světla. Ve speciální relativitě se často pracuje s koeficientem
Ten udává, kolikrát se zkracují télky, dilatuje čas, zvyšuje hmotnost
apod. Není neobvyklé pozorovat částici, která se pohybuje např.
s γ = 1000 (tj. je např. 1000 x těžší než v klidu). Dopočteme-li v
takovém případě rychlost, vyjde v = 0.9999995 c, tj. do rychlosti světla
chybí jen asi 150 m/s.
2. Ano, v podstatě máte pravdu. Jedním z výchozích principů speciální teorie
relativity je princip konstantní rychlosti světla, čili fakt, že světlo se
pohybuje stejně rychle v každé (inerciální) soustavě. Nevyhnutelným
důsledkem tohoto (z pohledu klasické fyziky poněkud podivného) faktu je
pak mj. vámi zmíněný Dopplerův jev, tj. změna vlnové délky světla při
vzájemném pohybu zdroje a pozorovatele.
Není možné ale relativistický Dopplerův jev zaměňovat s klasickým
(pozorovatelným např. na zvuku). Zde se jedná o zcela jiný princip, zvuk
má (narozdíl od světla) jasně dané prostředí, ve kterém se šíří (vzduch),
zatímco u světla takové prostředí (éter) neexistuje.
Dotaz: Dneska mě při přednášce dějiny fyziky napadla jedna věc. Přednáška se týkala
mimojiné Mendělejovy tabulky prvků a toho, jak ji Mendělejev dělal. Dával si
podle hmotnosti prvky vedle sebe atd.... Mě ale zajímala ta věc, jak zjistil
hmotnost toho prvků? Ptal jsem se i vyučujícího, ale ten mi povídal, že se po
tom také pídil, ale nic nezjistil.
(Jan Bicek)
Odpověď: On ani tak neznal hmotnosti těch prvků, pouze jejich relativní hmotnosti.
V roce 1871, kdy tabulku dokončil, už sice existovaly první pokusy o
stanovení Avogadrova čísla, ty byly ale velmi nepřesné, nicméně
Mendělejevovu práci to nijak neovlivnilo.
Relativní, nebo chcete-li molární hmotnosti lze stanovit nepřímo např. při
pozorování různých chemických reakcí. Když vím chemické složení reaktantů
i produktů, tak porovnáním jejich hmotnosti můžu usuzovat na hmotnosti
jednotlivých prvků. Dále např. plyny mají tu vlastnost, že (za jistých
idealizovaných podmínek) je v daném objemu při dané teplotě a tlaku vždy
stejný počet molekul, stanovením hustoty lze tedy také usuzovat na
hmotnost prvků.
Dotaz: Proč sníh taje nejrychleji vlivem deště? (Aleš Bradáč)
Odpověď: Sníh je pouze jistým způsobem vykrystalizovaný led, čili voda v pevném
stavu o teplotě menší než 0 °C. Na to, aby roztál, je potřeba, aby z okolí
přijmul teplo na zahřátí na 0 °C a tání (samotné zahřátí na 0 °C nestačí,
při této teplotě tání teprve začíná a jak postupně dodáváme teplo, tak přibývá
vody, teprve až všechen sníh roztaje a máme místo něj vodu o
teplotě 0 °C, další dodávání tepla pak způsobí ohřívání nad 0 °C).
Když taje sníh přestupem tepla od teplejšího vzduchu, není to pochopitelně
tak účinné, jako když se jedná o přestup od teplé vody. Voda totiž
pronikne do jemné struktury sněhu a vznikne tak obrovská styčná plocha
voda--led, na které dochází k přestupu tepla. Navíc přestup tepla mezi
pevnou látkou a kapalinou je celkem rychlý a díky velké tepelné kapacitě
vody bude i relativně malé množství teplé vody stačit.
Naopak při tání v teplejším vzduchu nastává opačná situace. Vzduch sice
také pronikne do struktury sněhu, ale díky malé tepelné kapacitě se tam
rychle ochladí na teplotu sněhu a nadále k přestupu nedochází. K tomu je
potřeba cirkulace -- ochlazený vzdych se musí vyměňovat s teplým, a to
nejde moc snadno, protože chladný vzduch je těžší než teplý a nemá tedy
důvod se s teplým vzduchem nahoře měnit. Neproudící vzduch je výborný
izolant a navíc přestup tepla mezi vzduchem a ledem je při stejném rozdílu
teplot mnohem pomalejší, než mezi vodou a ledem.
Proto sníh i při teplém počasí taje třeba několik týdnů, jediný déšť ho
ale dokáže rozpustit během pár hodin.
