Zaujal vás nějaký fyzikální jev? Nevíte si rady s jeho vysvětlením? Neváhejte a napište nám svůj dotaz!
nalezeno 365 dotazů obsahujících »jev«
275) Elektrolýza v citrónu
27. 03. 2003
Dotaz: Mám dvě otázky. První se týká elektrolýzy, která probíhá v rozříznutém
citrónu za pomoci Cu a Zn elektrody (pokus ZŠ). Zajímalo by mě, jaké
reakce probíhají uvnitř citrónu.
Dál bych ráda věděla něco bližšího o působení rezistorů v el. obvodu.
Pokud předpokládám, že el.proud je proud elektronů, jakým způsobem rezistor
proud zmenší? Domnívám se, že nějakým (mě neznámým) způsobem "pohlcuje"
volné elektrony. Mohli byste napsat něco bližšího? (M.Vaněčková)
Odpověď: 1. Funkce galvanického článku je založena na přechodu iontů kovu elektrod do
elektrolytu. V daném případě se vytvářejí zřejmě soli kyseliny citrónové,
případně další i složitější organické soli. Článek by pracoval i s vodním
roztokem NaCl, jak to předváděl Alessandro Volta v roce 1800. Sestavil řadu
kovů podle rostoucího kontaktního potenciálu a podle této rady lze vybrat
materiály pro galvanické články. Napětí naprázdno by mělo tedy záviset jen
na materiálu elektrod, kontaktní potenciál je obrazem elektronové struktury
atomu. Kvalita článku, tedy jeho vnitřní odpor a tím i svorkové napětí při
odběru proudu, závisí pak na elektrolytu. Jak lze článek krátkodobě zatížit,
jak je odolný proti samovybíjení je zase další technologický problém. Dnešní
články jsou výsledkem intenzívních snah fyzikálních chemiků a mají stále
menší rozměry a dávájí stále větší výkony. Hodně v této oblasti, myslím,
pracuje Ústav fyzikální chemie a elektrochemie J. Heyrovského AV ČR.
2. Proud ve vodiči je výsledkem vzájemného působení mezi elektrony a zejména
mezi elektrony a atomy materiálu. Ohmův zákon ve svém prostém tvaru skrývá v
sobě složité mechanismy těchto interakcí. Elektrony jako částice s
elektrickým nábojem by se v elektrickém poli měly pohybovat se stále
rostoucí rychostí, tedy rovnoměrně zrychleně. Skutečnost, že proud se za
velmi krátký čas (řádově 10-14 s) ustálí na stacionární (časově
neproměnné) hodnotě, je důsledek právě těchto interakcí. V kovech v
pokojových teplotách převládá rozptyl elektronů na atomech (nebo iontech)
kmitajících kolem rovnovážných poloh. Čím větší je teplota, tím více atomy
kmitají a tím je odpor kovů větší. V nízkých teplotách se uplatní rozptyl
elektronů na nepravidelnostech mřížky (různé atomy ve slitinách), poruchách
mřížky (vakance, dislokace, hranice zrn) a je proto teplotně nezávislý.
Odpor kovů tedy v nízkých teplotách neklesne k nule ale k nějaké teplotně
nezávislé hodnotě. Výjimku tvoří supravodiče, v nichž proud vedou spárované
elektrony - kuperony, které efektivně s mřížkou neinteragují a odpor tedy
klesne na čistou nulu. V polovodičích závisí odpor především na množství
nositelů náboje - elektronů nebo děr, které mají dostatečnou tepelnou
energii k překonání energetické bariéry zakázaného pásu energií. Odpor
polovodičů s rostoucí teplotou klesá.
Elektrony tedy v rezistoru ztrácejí energii, kterou předávají mřížce atomu,
která se tím zahřívá. Říká se tomu Jouleův jev a Jouleovo teplo. Takhle topí
přímotopy a hřeje i žárovka, kromě svícení, což je jiná forma přemeny
energie elektronů. Elektrické náboje se nemohou nikde ztrácet, platí zákon
zachování náboje.
Dotaz: Nedovedu si vysvětlit jeden relativistický paradox: pokud se nějaké auto
pohybuje po síti, jejíž oka jsou v klidu stejně velká jako je rozměr auta,
pak při relativistických rychlostech se z pohledu sítě auto zkrátilo a mělo
by propadnout oky. Z pohledu auta se však zkrátila oka a auto propadnout
nemůže. Tuším, že snad za tím bude relativnost současnosti, ale nedokážu
přijít na to, jak. (Karel)
Odpověď: Tento paradox se často uvádí jako "poklop od kanálu". Snad Vám pomůže
následující výklad.
Nemůžeme si dovolit, aby poklop letěl napřed vodorovně a pak nad
kanálem skočil dolů; to by jednak nebyl rovnoměrný přímočarý pohyb, jednak
by jeho vodorovná složka rychlosti během skoku byla nulová a byla by věta
po kontrakci.
Představte si tedy, že poklop letí ke kanálu šikmo pod malým úhlem.
Poklop byl vodorovný, když stál, a se svou budoucí dráhou tedy svíral malý
úhel fí. Namalujte si to jako obrázek!!! Nyní pošleme poklop v "dárkovém
balení" - v pravoúhlé krabici, která má základnu rovnoběžnou se směrem
letu, a výšku na ni kolmou. (Dokreslete si krabici tak, že v ní poklop
vlastně tvoří uhlopříčku). Tato krabice - až se spolu s poklopem uvnitř
bude pohybovat - bude tedy zkrácená, ovšem výhradně ve směru svého pohybu,
a nikoli ve směru kolmém. Teď je vidět, co se stane s poklopem, který tvoří
uhlopříčku v (zkrácené) krabici. Jednak je kratší ve směru rovnoběžném s
letem, ale ve směru kolmém k letu se nezměnil. Je tedy šikmo! Pokud by při
pomalém, nerelativistickém pohybu těsně škrtal současně vpředu i vzadu, pak
zřejmě při rychlém, relativistickém letu bude škrtat taky, ale protože je
šikmo, škrtne si napřed vzadu, poté vepředu.
No a jak se to jeví človíčku v krabici s poklopem? Podobně. On a
poklop stojí, ale řítí se na něj silnice s otvorem. Když si zase podobně
dokreslíme krabici pro dárkové balení (ačkoliv posílat někomu dárkem díru v
silnici ...), pak je zřejmé, že i teď poklop škrtne těsně, ale z hlediska
silnice napřed vepředu, poté vzadu. Inu, současnost je relativní, tedy
závisí na systému, ze kterého dva "současné" děje v různých bodech prostoru
pozoruji ...
Dotaz: Mohli byste mi prosím poradit adresu na stránky, kde by se daly sehnat
podrobné informace o letu Apolla na Měsíc (doba letu, poloměr trajektorie
kolem Měsíce atd.)? (Vladimír Sommer)
Odpověď: Podívejte se na stránku:
http://www.lib.cas.cz/knav/space.40/1967/ najdete tam všechny úspěšně
vypuštěné družice a sondy, stačí si jen vybrat. Dole na stránce jsou
na výběr roky startu, po kliknutí na určitou družici se Vám objeví
podrobné informace o jejím startu, parametrech dráhy letu, cíli apod.
Dotaz: V jedné publikaci jsem četl, že třením ebonitové tyče o srst přechází
elektrony na ebonitovou tyč a ta se pak jeví jako záporně nabitá.
Dodnes jsem si myslel, že izolanty (ebonitová tyč) nemají volné elektrony.
Mohl by jste mi objasnit, jak dochází k předávání el. naboje? (Jaroslav Plavec)
Odpověď: Dokonalým izolantem je jen vakuum, elektrony schopné transportovat
náboj jsou tedy v každé látce.. Elektrony, přecházející ze srsti na
tyč nejsou ale v pravém smyslu toho slova volné, i když nejsou
součástí elektronového obalu, protože se na ebonitové tyči nedokáží
přemisťovat. Na tyči jsou drženy náboje na místech, kam byly ze srsti
setřeny lokální polarizací materiálu tyče.
Dotaz: Hlavou mi vrtá následující myšlenkový pokus:
Mám elektricky nabitou částici, která se řítí prostorem - jde o rovnoměrný
přímočarý pohyb - a která tedy kolem sebe generuje magnetické pole.
Mám druhou částici, která si to šine kousek od té první, jakoby ruku v ruce,
stejným směrem a rychlostí. Protože je taky nabitá, nachází se v magnetickém
poli té první částice a pohybyje se - je to jasné, bude na ni působit
magnetická síla (samozřejmě na tu první taky, jenom opačná). Ale ouha:
Volím souřadný systém na jedné z částic - jde o rovnoměrný přímočarý pohyb,
takže mohu - a najednou tu sice jsou dvě nabité částice, ale pohyb nikde,
takže ani magnetizmus nikde. Spor! Někde jsem udělal chybu, o tom není pochyb,
ale kde? (Jakub Herout)
Odpověď: Milý kolego,
to je dobře, že Vám tyhle otázky vrtají hlavou. A určitě vrtaly i
generacím před Vámi, protože otázka, jak se změní popis fyzikálního
systému, když si přesednu z jedné soustavy do druhé, je velmi přirozená a
velmi stará. Ve Vašem speciálním případě nahlíženo ze soustavy, ve které
se částice pohybují, vidíte proudy a magnetické síly (ale taky byste měl
uvážit elektrostatické síly, když máte náboje), ze soustavy, ve které jsou
částice klidné, vidíte jen elektrostatickou sílu. Mohl byste taky do
svých myšlenkových pokusů přidat další náboje, abyste například dostal
neutrální drát s proudem. Vhodným nástrojem pro popis těchto jevů je
tenzor elektromagnetického pole, který v sobě zahrnuje intenzity
magnetického i elektrického pole a definovaným způsobem se transformuje
při přechodu mezi soustavami (při relativistických transformacích). Chce
si to konkrétně vyzkoušet, podrobněji je to napsáno v téměř jakékoli knize
o teorii elmag. pole, jedna z nich je i na webu:
http://www.plasma.uu.se/CED/Book/.
