Zaujal vás nějaký fyzikální jev? Nevíte si rady s jeho vysvětlením? Neváhejte a napište nám svůj dotaz!
nalezeno 365 dotazů obsahujících »jev«
26) Silná magnetická pole
15. 09. 2009
Dotaz: V dětství mě napadla jedna myšlenka a ta se mi vrací do dnes a stále na ni
neznám odpověď.Prosím o váš názor či vysvětlení.A to: kdybychom
vyrobili takovou cívku s dutým jádrem,které by mělo průměr jen deset
milimetrů a délku treba 50mm samotná cívka by byla velmi velká a nám by se
podařilo v jejím středu vyvinout magnetickou indukci řekněme třeba
100T.Ale to,jak by vypadala a jestli je možné takovou vyrobit mě
nezajímá.zajímalo by mě,jestli tak vysoká hodnota magnetické indukce v tak
malém prostoru by byla viditelná okem a co dle vašeho předpokladu by se
stalo s hmotou vloženou do jejího středu,napríklad nějaký kov,nebo tř eba
i něco organického. Podle mého mínění by došlo k rozpadu pokusné hmoty
na částice.(Mohl by se tak likvidovat odpad).těším se na vaši odpověď. (expert)
Odpověď: Cívky s magnetickým polem o magnetické indukci B = 100 T skutečně existují.
Není to dokonce ani horní mez dosažitelného pole. Jsou to však pulzní cívky
z měděných desek chlazené kapalným dusíkem. Pole se v nich vytváří krátkým
impulzem proudu o tisících ampérů vybitím veliké baterie kondenzátorů.
Takovou laboratoř je možno uvidět například v Toulouse ve Francii. Impulz
pole narůstá po zlomek vteřiny a doznívá něco přes vteřinu. Veškerá měření
se musí zaznamenat v této době. Extrémně vysoká pole se dají získat stejným
typem cívky, která se navíc v okamžiku proudového impulzu pomocí válcové
výbušné nálože smrští na minimální průřez a tím se indukční tok maximálně
zkoncentruje a magnetická indukce se znásobí. Samozřejmě se tím jak cívka
tak i měřené zařízení zničí a začíná se od začátku. Sám jsem takové zařízení
nikdy neviděl, neznám další podrobnosti. Stacionární pole supravodivých
solenoidů dnes dosahují až k B = 20 T, pro větší pole se staví hybridní
cívky, uvnitř supravodivého solenoidu je ještě chlazená měděná cívka, kterou
se přidá pole ještě nad hodnotu, kterou i ty nejlepší supravodiče již
nesnesou. Jaké je rekordní pole takovéhoto monstra přesně nevím, bude to
alespoň B = 25 T.
Nebyl pozorován žádný jev, o kterém mluvíte. Silový účinek pole je vždy
vázán na prostorovou změnu magnetické indukce F = M.dB/dx, M je magnetický
moment objektu.. Můžete si sám vyzkoušet, že feromagnetický předmět je do
cívky vtahován u jejího okraje, kde pole se vzdálenosti od cívky klesá.
Jakmile je předmět uvnitř cívky, kde je pole téměř homogenní, síla na něj už
nepůsobí. V polích silného supravodivého solenoidu se dá předvádět levitace
slabě magnetických (paramagnetických) objektů, může to být kapka vody nebo i
žabička. Naleznete jistě obrázky i animace na internetu. Síly, kterými jsou
v hmotě částice drženy pohromadě, nemohou být překonány magnetickým pole.
Magnetické pole také člověk nemůže uvidět, ani jinými smysly pocítit. Jediný
reálný účinek na lidský organismus má střídavé magnetické pole využívané i k
léčení (diatermie) především tepelnými projevy.
Dotaz: Dobrý den, chci se zeptat, proč jsou při nasávání tekutiny do injekční
stříkačky vidět bublinky. Jedná se o var vody při podtlaku? Děkuji za
odpověď. (Michal Chalupa)
Odpověď: Teoreticky sice skutečně může jít i o var vody při podtlaku, ovšem je velmi nepravděpodobné, že by se někomu podařilo pouhým, buť rychlým, nasáváním vody do injekční stříkačky dosáhnout patřičného podtlaku. Předpokládám, že pozorovaný jev je spíše překotné uvolňování ve vodě rozpuštěných plýnů (tedy něco potobného, jako když otevřete láhev se sodovkou - otevřením dojde k poklesu tlaku uvnitř láhve a v objemu vody/sodovky dojde k uvolnění bublinek rozpuštěného plynu).
Dotaz: Dobrý den, Pokud ve vesmíru z raketoplánu unikne kyslík, co se s ním stane?
Bude se snažit roznoměrně rozprostřít, nebo se bude shlukovat, či snad
bude přitažen nejbližší planetou(její gravitací)? (Seth)
Odpověď: Odpověď závisí na mnoha parametrech (kde došlo k úniku, jaká je počáteční rychlost a tlak, teplota, směr úniku, ...). Jistě se zde ale projeví tyto skutečnosti:
Tlak plynu (chotické narážení molekul plynu na sebe navzájem) bude nutit plyn se rozptylovat do okolí. Čím více se rozptýlí, tím menší bude ale jeho tlak, takže rozptylování bude čím dál pomalejší.
Vlastní gravitační pole plynu by se naopak snažilo oblak plynu držet pohromatě. U plynu uniklého z raketoplánu (kterého bude maximálně několik desítek či stovek kilogramů) je to zcela zabedbatelný efekt, u obřích plynových (vodíkových) mračen vyskytujících se v mezihvězdném prostoru to ale už je významné.
Gravitační pole blízkých objektů (planety, měsíce, hvězda, ...) bude mít vliv.
Sluneční vítr (proud částic, který vychází ze Slunce) bude na plyn působit a může jej urychlovat směrem od Slunce.
Jak je z předchozího patrné, odhadnout nebo dokonce spočítat chování konkrétního uniklého plynu by nebylo vůbec jednoduché. Dovolím si však odhadnout, že ve většině případů možného úniku plynu z raketoplánu dojde buď k zbrždění plynu třením o horní vrstvy atmosféry a jeho "pád" dop atmosféry nebo se plyn rozptýlí po okolí a bude slunečním větrem postupně vytlačován ven ze Sluneční soustavy.
Dotaz: Jak je to s více či méně rozměrnými prostory. Počítá se s tím, že je
náš vesmír tvořený pouze třemi prostorovými rozměry a jedním časovým,
nebo existuje nějaká možnost, že by náš prostor mohl být součástí
nejakého čtyřrozměrného prostoru? Když čtu o 4D krychlích a o tom, že
kdyby byla možná nějaká interakce mezi dvou a třírozměrným prostorem,
viděli bychom zkrz 2D prostor, což ale přece nemůže být možné, protože
takový prostor by byl snad nepozorovatelný právě kvůli jeho prostoroým
omezením, ne? Nemůžeme přece vidět to, co nemá hloubku. Zpět k
původnímu dotazu: Je možné, že náš rozměr je více rozměrný, jen tyto
rozměry nemůžeme pozorovat? Protože kdyby bylo možné pozorovat ze 4D
prostoru 3D prostor, bylo by možé pozorovat i z našeho světa 2D prostor. A
kdyby bylo možné interagovat mezi vícerozměrnými prostory, v našem
vesmíru by muselo přece docházet k mystickému úbytku hmoty (černé díry a
Hawking tvrdící, že se informace/hmota přelívají z vesmíru do vesmíru?)
Nebo je náš vesmír prostě třírozměrný a konec. K čemu potom jsou úvahy
o více či méně rozměrném prostoru? Jen kvůli představě, jak by asi
vypadaly či vypadají vesmíry s jiným počtem prostorových rozměrů? Co
paralelní reality, pokud by existovali, nejsou tohle různé nakrájené vrstvy
4D prostoru, kde jedna z realit/linií je právě ten náš omezený svět,
podobně jako krychle rozkrájená do 2D prostoru pochopitelná pro hypotetické
2D bytosti? Jak to shrnout, asi takhle: Je náš vesmír prolínající se svět
se stupňujícím se počtem rozměrů, které jsou přímo tady, nebo je to
výsada jiných vesmírů? Omlouvám se za velmi laický dotaz, ale tahle
problematika mě fascinuje. (Petr Mišák)
Odpověď: Má odpověď asi nebude vyčerpávající ani úplně přesná, pokusím se ale přesto shrnout, jak vidím nastíněné dotazy po několika letech studia na MFF. V běžném životě bezproblému vystačíme s 3 rozměry prostoru a 1 rozměrem času. Při některých situacích (vysoké rychlosti, silná gravitační pole, ...) se ukazuje rozumnější tento model poupravit a pracovat s čtyřrozměrným prostorem (resp. varietou) - s prostoročasem neboli časoprostorem. Pakliže se pustíme ještě dále a budeme chtít budovat teorie popisující všechny známe inetrakce, ukazuje se, že by bylo vhodné počítat např. s desetirozměrným prostorem - ne snad proto, že bychom pozorovali další rozměry, ale pprostě proto, že nám to umožňuje "napsat ty správné rovnice". Tyto teorie zatím jsou spíše ve stádiu zrodu či testování, pokud by se ale ukázalo, že náš svět je ve smyslu těchto rovnic skutečně mnohorozměrný, budou nadbytečné rozměry (tj. ty nad námi vnímanými 3 + 1) ve skutečnosti svinuté na nepatrných škálách. Co to znamená? Představme si brčko (slámku, trubičku). Z dostatečné dálky (tedy z makroskopického pohledu) jde o jednorozměrný předmět mající pouze délku. Z blízka se ale jeví jako svinutá plocha, jde tedy o vícerozměrný objekt. Zmakroskopického hlediska tedy žijeme v našem 3+1 dimenzionálním světě, na opravdu malých (subatomárních, subjaderných) rozměrech to klidně může být komplikovanější a tedy v souladu s požadavky moderních teorií pracujících s desetirozměrným matematickým světem.
Dotaz: Dobrý den, ve škole jsem se dozvěděl, že helium je poněkud zvláštní
plyn v různých ohledech - při nízkých teplotách má nulovou viskozitu a
prý se při škrcení neochlazuje, ale ohřívá a to mě přivedlo k
myšlence, že pokud bychom vyměnili chladící médium v lednici za helium,
pak by "topila" jak v kondenzátoru(teplo získané prací kompresoru), tak ve
výparníku(teplo ze škrcení) a tím by se pak dosáhla účinnost vyšší
jak 100% (o teplo, ze škrcení) -> samosebou, že to asi fungovat nebude a v
téhle teorii bude jistě někde háček, ale potřeboval bych to nějak
vyvrátit, abych nad tím přestal přemýšlet... (miroslav kabát)
Odpověď: Perpetua mobilea jsou vždy lákavá, příroda se jim však brání. Přesto to lidé
stále zkoušejí.
Helium je skutečně "látka kouzelníků", jak jej někdo nazval. Za nízkých
teplot se projeví jako kvantová kapalina a to zejména supratekutostí. Pod
teplotou 2,17 K ztratí viskozitu, pokud ji sledujete z tečení tenkými
kapilárami. Rychlost proudění nezávisí na rozdílu tlaku mezi oběma konci
kapiláry. Platí to jen do jisté rychlosti, pak se kapalina chová opět jako
vazká. Měříte-li viskozita ze silového momentu, kterým působí na rotující
těleso, naměříte nenulovou viskozitu. K výkladu tohoto jevu se užívá model
směsi normální a vazké kapaliny, jejíž podíl klesá s klesající teplotou.
Rotující helium pod teplotou 2,17 K vytváří meniskus jako normální kapalina
(což by jako kapalina bez tření = bez viskozity nemělo) a to díky vírům
normální kapaliny, které kapalinou pronikají. Supratekuté helium vytváří na
stěnách povrchový film, pomocí něhož teče i proti silám gravitace. Lze v něm
vyvolat fontánu, která stříká jen díky přitápění do baňky uzavřené zátkou,
kterou pronikne jen supratekutá složka.
Váš dotaz směřuje k Jouleovu - Thomsonovu jevu, který způsobuje změnu
teploty plynu při expanzi do vakua, tedy nekoná-li práce tlačením na nějaký
píst. Jde o práci molekul reálného plynu proti vnitřním silám, které působí
mezi molekulami. Jev je závislý na teplotě plynu. Aby při expanzi docházelo
k chlazení, musí být teplota plynu nižší než inverzní teplota, která je pro
helium asi 42 K (pro kyslík 770 K). Pro účinné chlazení má být teplota
alespoň třetinová. Helium se tedy za pokojové teploty při expanzi za
škrtícím ventilem ohřívá. Ohřívá se taky při kompresi, jak to znáte z
chladničky. Takhle získané teplo je přeměněno z příkonu kompresoru, obávám
se, že účinnost nebude velká.
Účinnost nad 100%, samozřejmě bez uvážení všech přítoků energie, dává
tepelné čerpadlo, které si bere teplo ze půdy, tekoucí vody nebo ze vzduchu
a principiálně se podobá domácí chladničce. Zažil jsem jeho činnost a
ujišťuji Vás, že se jím v zimě neohřejete.
