Zaujal vás nějaký fyzikální jev? Nevíte si rady s jeho vysvětlením? Neváhejte a napište nám svůj dotaz!
nalezeno 1493 dotazů
942) Přeměna tepelné energie na elektrickou
19. 08. 2003
Dotaz: Jak lze převádět tepelnou energii na elektrickou? Existují kovy nebo slitiny,
které vedou teplo elektrony? Lze uskutečnit převod v malém prostoru (asi
0,5 m3)? (Karel)
Odpověď: 1. Není to tak prosté, protože druhý zákon termodynamiky zakazuje např.,
aby se při cyklickém ději teplo odebírané z jediné tepelné lázně měnilo na
práci, aniž se přitom část tepla dodá jiné tepelné lázni s nižší teplotou.
Ale například sluneční světlo můžete částečně převádět na práci (např.
elektrický proud), protože jeho ekvivalentní teplota je vyšší než teplota
našeho pozemského okolí. Elementárním příkladem takového převodu je
křemíkový fotočlánek.
2. Tepelná i elektrická vodivost všech kovů a jejich slitin je převážně
způsobena elektrony, které se v nich celkem volně pohybují.
3. To je otázka spíš technická než fyzikální: řešení závisí jednak na tom,
v jaké formě teplo dodáváte (horká voda, sluneční světlo,...), jak hodláte
systém chladit okolím (ten 2. zákon přelstit nejde) a taky jak to udělat s
rozumně nízkými pořizovacími i udržovacími náklady, aby to vůbec mělo
ekonomický smysl.
Myslím, že dosti perspektivní jsou polykrystalické křemíkové moduly,
technologicky méně náročné než monokrystalické, ale detaily neznám.
Dotaz: Můžete mi, prosím, objasnit fyzikální příčinu blednutí barev na
slunci? Proč barevné obrázky časem získávají namodralou barvu? (Martin)
Odpověď: To je spíš otázka pro chemiky (odmyslíme-li si invektivu fyziků vůči
chemikům, že celá chemie je jen speciální částí fyziky okrajových
elektronů). Barva látky je dána hlavně její strukturou v rozměrech
přiměřených vlnovým délkám viditelného světla, a ta je určována chemickým
složením, anebo je dána strukturami rezonujícími na odpovídajících
frekvencích. Barva se tedy mění, mění-li se struktura (např. rumělka HgS z
rudé na černou modifikaci) anebo chemické složení vnějším vlivem (např.
běloba olověná PbCO3 pod vlivem sirovodíku na černý PbS) anebo konečně -
zvláště u jásavých organických barviv - nějakým tím štěpením, oxidací či
jinou adicí na struktury vytvářející barvu látky (např. u diazobarviv).
Není pak celkem divu, že uměle zkonstruované jasné barvy jsou citlivé na
prudké světlo, které může buď samo svou intenzitou látku chemicky poškodit,
anebo může aktivovat či štěpit všudypřítomnou vodu na radikály, které se
pak na násobné vazby ochotně napojí a poničí tím předchozí úsilí chemiků -
syntetizátorů. Na druhou stranu jsou však i organická barviva překvapivě
stálá vůči teplotě i chemickým vlivům, např. indigo, které lze dokonce i
přesublimovat (dávalo se do modrých dýmovnic).
Dotaz: Nevím přesně, zda to je dotaz na fyziku, nu uvidíme: Geny vnímám přes úroveň
chemie jako mikrozápis určité informace. Vůbec nechápu, jakým MECHANICKÝM
(???) způsobem se informace v DNA uložená dekóduje, nebo čte. Jde o nějaké
doplňování na způsob otisku? Tedy jde mi o to, jak z genetického kódu
vznikne člověk, jakým FYZIKÁLNÍM způsobem se DNA může postupně TRANSFORMOVAT
v určitou konkrétní bytost. (Michal Rusek)
Odpověď: Máte pravdu, tohle je dotaz na molekulární biologii. Z hlediska alespoň
chemického (když už ne přímo fyzikálního) lze myslím celkem pochopit z
prostorových důvodů replikaci našeho kouzelného dvojřetězce. Jeho
ovlivňování dalších funkcí organismu bych bral chemicky podobně, tj.
informace o tom, které buňky se mají množit a jak se mají organizovat, by
snad bylo možno chápat prostřednictvím vzniku specifických enzymů (vysoce
účinných katalyzátorů pro velmi specifickou chemickou reakci). Jejich výběr
a tvorba by mohly být určeny velmi podobně, tj. "otiskováním" (prostorovým
vlivem) příslušného úseku DNA. Ale raději se na to zeptejte molekulárních
biologů.
Dotaz: Pokud jsou dvě hvězdy od sebe velmi vzdálené, mají
stejnou hmotnost a jedna se srazí s tělesem a svou hmotnost změní, změní se
působící gravitační síla této hvězdy na druhou až po určité době. Žádná
informace se totiž nemůže šířit rychleji než legendárních 299
792 458 m/s a okamžitá změna by vlastně znamenala nekonečnou rychlost přenosu
informace.
Chci se zeptat: 1. Jak je potom možné, že se dvě častíce od sebe
vzdálené mohou ovlivnit okamžitě? Je to něco jako nelokální transformace.
Anebo 2. Co kdyby se ta informace o zmněně gravitačního pole přenesla z jedné
hvězdy na druhou přes červí díru (neboli skrz hyperprostor) a změna by se
udála najednou? (Mark D.)
Odpověď: Nejsem specialista v této oblasti, takže jen náznakem:
Částici míníte zřejmě kvantovou, nikoli makroskopickou. Popis
kvantových částic je však mnohem složitější, než jak se pro názornost
prezentuje, když se mluví o "částici". V kvantové teorii je "částice"
popsána např. svou vlnovou funkcí (nebo i jinak, např. stavovým vektorem -
ekvivalentním vlnové funkci, anebo maticí hustoty, jde-li o tzv. smíšený
stav) a její "poloha" není jejím prostým atributem, jako je tomu u částice
klasické, ale čímsi, čeho střední hodnota či pravděpodobnost výsledku
měření se z vlnové funkce (stavového vektoru, matice hustoty) počítá jako
výsledek působení oprátoru polohy částice, vyjádřeného způsobem
odpovídajícím zápisu vlnové funkce (stavového vektoru, matice hustoty). Za
obvyklých sitauací nejsou proto Vámi zmíněné relativistické efekty středem
zájmu a neuvažují se. (Asi jako když máte v elektronice ideové schéma
zvukového předzesilovače s filtry atd., na začátku máte slabý signál ze
snímací hlavy, na konec upravený a silnější signál postoupený dál.
Samozřejmě to nenarušuje zákon zachování energie, protože ten
předzesilovač je nějak napájený atd., ale Vás zajímá spíš jen osud signálu
a jeho změny než skutečnost, že se i zde zachovává energie.)
Pokud je mi známo, tak dosud není vytvořena vnitřně konzistentní teorie
zahrnující i kvantovou teorii, i obecnou teorii relativity; přesto pokládám
za přijatelné, že obě teorie jsou ve svých pracovních oborech natolik
správné (= v souladu s experimentem, s vnitřní konzistencí a se schopností
predikovat), že jsou prakticky použitelné a používané.
Dotaz: Chci se zeptat, jak bych mohl vyrobit silný elektromotor na co nejmenší
spotřebu el. energie. Kolik a jaké tloušťky má být cívka a jak silný mám
použít magnet? (ivan zach)
Odpověď: Touto otázkou se zabývají jedinci a mnohé vývojové týmy už skoro dvě
století. To, k čemu došli, nejlépe poznáte, když se podíváte do různých
domácích spotřebičů, když si prohlédnete současné modelářské elektrické
motorky, když se podíváte na motorky v disketových mechanikách,
harddiscích, fotoaparátech s autofokusem a převíjením atd. Řešení jsou
různá podle okolností.
