Zaujal vás nějaký fyzikální jev? Nevíte si rady s jeho vysvětlením? Neváhejte a napište nám svůj dotaz!
nalezeno 170 dotazů obsahujících »elektric«
21) Vodivost grafitu
21. 01. 2008
Dotaz: Dobrý den, rád bych se zeptal, jaký je mechanismus vedení elektrického proudu v
grafitu, hlavně co je důvodem toho, že je teplotní závislost odporu klesající.
Může to být způsobeno tím, že jak je 4 vazný uhlík "napasován" do šesterečné
soustavy, že se zvyšující teplotou některé vazby "povolí"? Pak mě ale zase
překvapuje tak vyvoký bod tání grafitu. Děkuji za Vaši odpověď (Miroslav Panoš)
Odpověď: Elektrická vodivost grafitu dána jeho strukturou. Atomy uhlíku uspořádané do
šestiúhelníků vytvářejí jednotlivé vrstvy (jakési včelí plástve), které jsou
k sobě poutány slabšími interakcemi.
Uhlík v grafitu má tzv. hybridizaci sp2. To znamená, že jeho
sigma-vazby jsou tři a směřují do vrcholů rovnostranného trojúhelníka.
Podobné uspořádání známe u uhlovodíků s dvojnou vazbou nebo u benzenu. Takto
uspořádané tři vazby si přímo říkají o spojování do šestiúhelníkú a jejich
další spojování do "plástve", nejde tedy o žádné násilné napasování.
Do hybridizace se nezapojil čtvrtý orbital na uhlíkovém atomu, označovaný
pz. Tyto zbylé orbitaly všech uhlíkových atomů jedné vrstvy
(plástve) se dohromady kombinují na jeden veliký, tzv. delokalizovaný,
pí-systém orbitalů. Vzájemnou kombinaci za vzniku jednoho systému známe i v
menším vydání: u uhlovodíku benzenu, kde se týká šesti orbitalů, a u dalších
aromatických uhlovodíků.
Delokalizace znamená, že určitý elektron "nepatří" k žádnému určitému
uhlíkovému atomu vytvářejícímu pí-systém, ale se stejnou pravděpodobností se
může vyskytovat na libovolném místě delokalizovaného systému. Což je v
důsledku volná pohyblivost elektronů v pí-orbitalech po celé "plástvi". A
tedy elektrická vodivost. Zároveň je zřejmé, že se elektrický proud přenáší
dobře pouze po vrstvách, nikoli napříč (neexistují propojení pláství), a že
narušení pravidelné struktury pláství (tj. porucha v krystalu) může vodivost
ovlivňovat.
K teplotní závislosti vodivosti mě napadá pouze následující:
Vodivost rostoucí s teplotou spíše nebude způsobena přerušením některých
vazeb (viz výše, geometrické uspořádání je přirozené a nevytváří žádné
zvláštní pnutí). Růst vodivosti s teplotou pozorujeme v případě vlastní
vodivosti polovodičů, kdy elektrony s vyšší energií způsobenou vyšší
teplotou mají větší šanci překonat energetický rozdíl mezi energetickým
pásem, v němž jsou, a nejbližším vyšším prázdným energetickým pásem, v němž
už se mohou volně pohybovat. Grafit je podoben právě spíše polovodičům než
kovům - vytváří síť kovalentních vazeb atd. Zřejmě také možnost rozkmitání
uhlíkových atomů je menší než u kovů, protože jsou drženy na místě směrovými
kovalentními vazbami. Vazba v kovech je nesměrová, na všechny strany stejná,
kdežto kovalentní vazba - překryv orbitalů - vyžaduje určité prostorové
uspořádání a znesnadňuje výchylky.
Dotaz: Dobrý den, můžete prosím vysvětlit,nebo odkázat, jaký je rozdíl, mezi ochranou
zeměním a nulováním? Děkuji (Majka)
Odpověď: Ochrana zemněním a nulováním je dnes zahrnuta pod společný název "Ochrana samočinným odpojením od zdroje". Princip a podrobnější pojednání o této problematice najdete například v článku Co skrývá elektrická zásuvka?. Ochrana zemněním - viz část "Síť TT", ochrana nulováním - viz části "Síť TN-C a Síť TN-S".
Dotaz: Vysvětlete funkci bezkontaktního teploměru pro měření teploty lidského těla,
zejména kalibraci (J.Kozlovský)
Odpověď: Každé těleso sestává z elektricky nabitých částic (elektrony, protony). Tyto částice kmitají, a to tím více, čím je těleso teplejší. Tím ale vytvářejí elektromagnetické záření, čímž těleso ztrácí energii. Těleso ale také pohlcuje elektromagnetické záření vydávané okolními tělesy, čímž energii získává. Podle Stefanova-Boltzmannova zákona je těleso teploty T v rovnovážném stavu s elektromagnetickým polem, které nese energii rozloženou s hustotou úměrnou čtvrté mocnině teploty vyzařujícího tělesa. Vy sám, sedíte-li v klidu v místnosti, vyzařujete kolem sebe výkon zhruba 1 kW. Na druhou stranu ale předměty kolem Vás (o něco chladnější), vyzařují rovněž, a vy od nich přijímáte asi 900 W, takže vyzařujete (a průběžně potřebujete doplňovat) asi 100 W. Pokud
např. z jedné strany toto teplo nedostáváte - např. je tam otevřený mrazák o podstatně nižší teplotě, pak to pociťujete tak, že "na vás čiší chlad".
Ve vyzařovaném elektromagnetickém záření jsou různé frekvence zastoupeny s různou intenzitou. Frekvence odpovídající maximální intenzitě roste úměrně teplotě, odpovídající energie se čtvrtou mocninou teploty. Při "pokojových teplotách" leží maximum ve vzdálené infračervené oblasti (často se mluví o "tepelném záření"). Stačí tedy mít čidlo dostatečně citlivé na infračervené záření v této oblasti a měřit, kolik záření přijímá.
Kalibrovat takový teploměr lze nejjednodušeji měřením záření z lázně známé teploty (změřené třebas obvyklým dostatečně přesným rtuťovým teploměrem).
Dotaz: Prečo po prijatí jedného elektrónu do obalu atómu nie je vzniknutá častica
elektricky neutrálna? (agáta Hrnčiríková)
Odpověď: Byl-li atom na začátku elektricky neutrální (měl stejný počet protonů v jádře jako elektronů v obalu), pak přijetím elektrou z něho vznikne iont, kde rovnost počtu elektronů a protonů není zachována (má o ten 1 elektron navíc), náboje se tedy nemůžou navzájem zcela vykompenzovat a tedy přestává jít o elektricky neutrální objekt.
Dotaz: Zdar,
potřebuju vedět co představuje ekvipotenciální plocha.
dík (Monča)
Odpověď: Zavedeme-li si v prostoru potenciál, resp. potenciálové pole (tedy pokud klaždému bodu prostoru je přiřazen nějaký potenciál), potom ekvipotenciální plocha je množina bodů se stejným potenciálem. Obvykle jsou tyto množiny plochami (neboli v našem trojdimenzionálním světě jde obvykle o dvoudimenzionální množiny - proto tedy mluvíme o plochách).
V případě elektrického pole a jeho potenciálu jsou takovými ukázkovými ekvipotenciálními plochami například roviny mezi deskami kondenzátoru (myšleno roviny rovnoběžné s deskami) nebo třeba kulové sféry okolo bodového elektrického náboje.
V případě gravitačního potenciálu to mohou být např. místa o stejné nadmořské výšce - v rozměrech řádu jednotek metrů se nám tyto ekvipotenciální plochy nejspíš budou jevit jako roviny,při pohledu z vesmíru ale zjistíme, že jde spíše o soustředné sférické plochy se středem ve středu Země.
