Zaujal vás nějaký fyzikální jev? Nevíte si rady s jeho vysvětlením? Neváhejte a napište nám svůj dotaz!
nalezeno 117 dotazů obsahujících »nějaký«
72) 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: Rád bych znal nějaký opravdu jednoduchý vzorec pro výpočet síly větru působící
třeba na nějaký billbord. Pro jednoduchý příklad uvedu rozměr 2x1 metr, který
je umístěný ve výšce 3 m nad zemí v běžných podmínkách. (radek)
Odpověď: Pro odpor vzduchu pro běžné rychlosti větru a kolmém směru větru na
desku by mohl být použit Newtonův vzorec:
Síla na bilbord (v newtonech) = 0,5 . odporový součinitel (asi 1,1 až
1,3) . plocha bilbordu (příčná plocha - v m2) . hustota
vzduchu (1,27 kg/m3) . rychlost větru (v m/s) na druhou
Pro kruhový tvar desky je odporový součinitel trochu menší (cca 1,1)
pro polokouli oblou stranou vpřed 0,3-0,4; dutou vpřed 1,35-1,4;
kapkovitý tvar (trup letounu) 0,045 - 0,055.
Dotaz: Zajímalo by mě, jesli byl již vynalezen nějaký nový motor, který by mohl
sloužit k pohonu kosmických lodí. (pro pohyb v atmosféře a nebo ve vakuu)
Zatím znám jen raketový a iontový motor. (Pažout)
Odpověď: Jiného se těžko něco najde, jediný rozumně možný princip je raketový - tj.
něco házíte dozadu za sebe (tj. něčemu hmotnému udílíte zrychení dozadu), a
aby se zachovala hybnost celého vašeho systému, tak vaše loď se urychluje
dopředu.
Takto funguje raketa: hořením paliva vznikají plyny, ty jsou od
rakety vrhány zpět, takže raketu to tlačí kupředu. (Tedy ne že by se
"odstrkovala od vzduchu", jak si tu a tam někdo myslí.) Iontový motor je na
úplně stejném principu, jenom namísto neutrálních plynů vypuzovaných velkou
rychlostí danou chemickou reakcí jsou tam elektricky nabité ionty
urychlované elektrickým polem. (Konstrukčně je to samozřejmě trošku
složitější.)
Pokud se ale pohybujete po nějakých kolejích nebo v nějakém
elektricky vodivém prostředí, tak jsou i jiné metody než kolečka. Už jste
slyšel o housenkovém pohonu (magnetohydrodynamickém pohonu)? Jestli ne, tak
si nalistujte str. 766 v učebnici FYZIKA, Halliday, Resnick, Walker. (vydalo
VUTIUM a Prometheus, 2001).
Dotaz: Rád bych se dozvěděl o tom, jak funguje na fyzikální úrovní chip a jak
funguje celý počítač. (Josef Pugner)
Odpověď: Milý kolego,
cesta je zřejmá, ale dlouhá: nejdřív je potřeba pochopit, jak fungují
jednotlivé polovodičové součástky, posléze jak z polovodičových součástek
sestavit logické obvody, jak to realizovat na jedné placičce křemíku, co
všechno potřebuje mít v sobě počítač a jak to všechno realizovat. Celé
lidstvo se to učilo dost dlouho, takže jistě nepředpokládáte, že Vám to v
pár větách vysvětlíme. Nejpřímovatější cesta je asi přihlásit se ke studiu
na nějaký vhodný obor na FEL ČVUT, po absolvování studia budete vědět víc,
ale zdaleka ne všechno... Zkuste se pro začátek podívat například na
adresu
http://lucy.troja.mff.cuni.cz/~tichy/ .
Dotaz: Nevim, jestli moje otázka bude správná, ale pořád mi vrtá hlavou.
Kdybych prostor graficky vyjadřoval například čislicí "1", tak jednorozměrný
prostor by byla řada číslice jedna, dvojrozměrný by se dal napsat jako matice
a trojrozměrný třeba jako krychle složená z jedniček. Neumím si však představit,
jak by vypadal prostor čtyřrozměrný a jestli by takhle nějak šel vůbec vyjádřit? (Petr)
Odpověď: Milý Petře,
otázky jsou správné vždycky, akorát odpovědi leckdy ne. Otázky mohou
být akorát nejasné, na co se vlastně ptáte? Já vůbec nerozumím tomu, jak
"prostor graficky vyjadřovat číslicí "1", ale pokusím se říct pár poznámek,
třeba je některá pro vás zajímavá. Obvykle potřebujeme najít nějaký vhodný
matematický model pro popis skutečnosti. Nejjednodušší model pro
popis prostoru může souviset se zavedením pravouhlých souřadnic, kdy
pak bod v jednorozměrném prostoru charakterizujete jedním reálným číslem,
bod v rovině dvojicí, bod v třírozměrném prostoru trojicí reálných čísel.
Tam sice naše představivost končí, ale nic nám nebrání pokračovat a
třeba geometrii prodloužit do více dimenzí.
Jiným modelem prostoru může být mřížka s uzly - modelem jednorozměrného
prostoru bude řada uzlíků na niti, modelem dvourozměrného síť, modelem
třírozměrného třírozměrná mřížka. Když budeme zadávat hodnotu nějaké
veličiny v takovýchto prostorech, bude to v jednorozměrném případě řada
hodnot, ve dvourozměrném nekonečná dvoudimenzionální matice, ve
vícerozměrném vícerozměrná vícedimenzionální matice. Naše představivost
sice opět končí u třech dimenzí, pracovat však dokážeme i ve více.
