Zaujal vás nějaký fyzikální jev? Nevíte si rady s jeho vysvětlením? Neváhejte a napište nám svůj dotaz!
nalezeno 117 dotazů obsahujících »nějaký«
98) Transformace el. energie
12. 07. 2002
Dotaz: Zajímalo by mě, zda existuje nějaký druh energie, vlnění.....atd. , který se dá snadno získat z el. energie a poté znovu transformovat zpět na el. energii? Pokud ano, jak? (Ing.Lukáš Fiala)
Odpověď: Bojím, že nic takového ideálního známo není - neznáme asi
nic jiného než elektrickou energii konvertovat na potenciální
(přečerpávací vodní elektrárna) a pak zase se ztrátami (to
vždycky, takže už to nebudu připomínat) v turbíně zpátky
elektřinu vyrobit, na chemickou (různé akumulátory,
zvláště v poslední době intenzívně zdokonalované, nebo
např. rozložením na vodík a kyslík, které se zase v
palivovém článku spojí a generují elektřinu), na kinetickou
(roztočený setrvačník) a moc jiných způsobů mne nenapadá.
Při posuzování jednotlivých způsobů je zajímavé starat se
o otázky, na jak dlouho se dá elektrická energie uschovat, s
jakými ztrátami získat zpátky, s jakou hustotou se dá
uložit (tužkový akumulátor s kapacitou alespoň ampérdny),
jak drahá a bezpečná technologie je potřeba.
Dotaz: S velkým potěšením jsem si početl o fyzikálních pokusech s vajíčky. Při té příležitosti
by mě zajímalo, jak to, že syrový bílek je tekutý a průhledný, ale uvařený tuhý a bílý, a to už
nevratně. Co je o tom známo? Je to asi ostuda, že si nedovedu odpovědět sám, když mám
fyzikální vzdělání, ale konzultace a názory chytrých odborníků mě moc zajímají. Vím, že
bílek je vodný roztok jakéhosi albuminu, tedy bílkoviny, která při zahřátí denaturuje a pak
nějakým mechanismem síťuje, ale proč přitom zbělá?? (Miroslav Raab)
Odpověď: Zahřátím bílkoviny (ovalbumin) na vyšší teplotu (např.
60° C) dojde k její degradaci, tedy nevratné změně její
chemické stavby. Ovalbumin je glykoprotein, který má v
přírodním stavu šroubovicové molekuly typu alfa-helix.
Denaturací se poruší vodíkové můstky na šroubovici, ta se
rozmotá, šroubovice se narovná na dlouhé peptidické
řetězce, ale ty mají po sobě elektrostatické náboje.
Náboje se náhodně přitahují, molekuly se sesíťují a tím
vzniknou trojrozměrné "tuhé" struktury. (Některá
denaturační činidla, jako třeba kyselina mravenčí, blokují
volné náboje, takže se molekuly nesesíťují, a i
denaturovaná bílkovina zůstane tekutá.) Neprůhlednost a
neprůsvitnost je dána náhodným sesíťováním.
To, že na to neodpovíte na základě fyzikálního vzdělání
sám, není žádná ostuda, ale zcela přirozená věc, tohle
souvisí mnohem víc s chemií, a to s biochemií. Já jako fyzik
jsem se na to zeptal odborníků z přírodovědecké fakulty.
Dotaz: Mohli byste mně prosím nějakým srozumitelným způsobem vysvětlit, co jsou to "virtuální částice"?
(kamil)
Odpověď: Milý kolego, o tom se dá povídat mnoha různými způsoby, ale
pořádně to pochopíte, když se seznámíte s kvantovou
teorií pole, už existuje dokonce česká kniha J. Formánek:
Úvod do relativistické kvantové mechaniky a kvantové teorie
pole, Karolinum 1998, 2000. V této teorii a speciálně v její
diagramatické reprezentaci vystupují částice, které
nesplňují "správný" vztah mezi energií, hybností
a klidovou hmotou, tedy nemohou existovat jako volné částice a
vystupují jako mezistavy ve všech možných alternativách
vývoje daného systému (kvantová teorie se právě vyznačuje
tím, že uvažuje všechny možné cesty vývoje a skládá
jejich příspěvky). Například při popisu rozptylu dvou
elektronů počítáme v kvantové elektrodynamice s tím, že si
"vymění" foton (a skládáme to s příspěvky
výměny více fotonů...), tento virtuální foton však nemusí
splňovat relaci E = pc jako každý normalní reálný foton.
Dotaz: Včera byl na kanálu Spectrum odvysílán dokument o tzv. Studené fúzi. Pojednával o pokusu fyziků Pondse a Fleischmanna (snad jsem pochytil ta jména O.K.) z roku 1989, kdy se při reakci uvolnilo zajímavé množství "zbytkového" tepla.
Při ověřování však nebylo dosaženo pokaždé stejného výsledku a na popud prezidenta Busche (staršího) byla ustavena vyšetřovací komise, která pokus vyvrátila.
V průběhu 90. Let pak docházelo ke střetnutí mezi přívrženci a odpůrci této metody, přičemž vždy měli navrch odpůrci. Dokument však naznačuje, že odpůrci nikdy nejednali zcela nezaujatě.
Můžete to prosím nějak nezávisle komentovat?
(Jan Rechnovský)
Odpověď: Nevylučuji v principu, že by šla najít nějaká ta
"studená fúze", tj. že by šlo nějakým trikem
nechat k sobě přiblížit např. dvě jádra vodíku, tedy
protony, aby z nich vzniklo jádro deuteria (p+n+e+neutrino).
Toto splynutí se nazývá fúze. Je ale nutno dodat oběma
jádrům velikou energii (420 keV, tedy urychlit je napětím 420
000 V a strefit se čelně), protože se na dálku odpuzují
(tak, jak bychom taky čekali od elektricky stejně nabitých
částic). Pravda je, že po překonání této energiové
bariéry se nám všechna dodaná práce nejenom vrátí, ale
ještě kus přibyde - ale kde si půjčit na ten začátek?
Klasická "horká fúze" spočívá prostě v tom, že
vodík dostatečně zahřejeme. Spočítáte-li si ale teplotu,
která odpovídá oné energiové bariéře, dostanete nesmírně
vysokou teplotu, překračující podstatně teplotu ve Slunci
(asi 15 milionů stupňů, což je jen 1,3 keV). Jeden trik je
ale v tom, že má-li látka nějakou teplotu, pak
odpovídající střední kinetická energie je opravdu jen
STŘEDNÍ, tedy některé částečky (molekuly, atomy, ionty,
podle toho, o co jde) budou v daném okamžiku mít energii
menší, jiné větší. Nepatrná část může mít i energii
podstatně větší, takže jí to stačí na fúzi - a to je
případ Slunce, které taky spíše "doutná" než
"hoří".
Další trik je v tom, najít nějaký šikovný mezistupeň,
přes který by se dala bariéra přelézt třeba tím, že by se
menší dávky energie složily dohromady - asi jako přelezete
zeď, bude-li u ní žebřík. Nalezení takového žebříku by
bylo právě onou studenou fúzí. Objektivně vzato se to zatím
nepodařilo, i když takový jev není vyloučen. (Není také
tak docela snadné poznat, zda na pár atomech k tomu došlo a
zda by to v takovém případě mělo vůbec význam.) Ovšem to,
že někdo bude zarputile hájit tézi, které věří, i když
nebyla pokusem ověřena - to už je otázka spíše
psychologická, ne-li psychiatrická.
Dotaz: Můj dotaz souvisí s Maxwellovými rovnicemi - není mi jasné co přesne si mám představit pod posuvným proudem, který Maxwell doplnil do rovnice formulující zákon celkového proudu (kromě toho že díky němu mají rovnice obecnou platnost-tedy platí ve všech polích). A proč je možné ho vyjádřit jako parciální derivaci vektoru elektrické indukce podle času?
Pak by mě ještě zajímalo, jestli byla rychlost světla určena poprvé řešením z maxwellových rovnic odvozené vlnové rovnice pomocí permeability a permitivity, nebo pomocí nějakého experimentu. (Petr Pokorný)
Odpověď: Milý
pane kolego, možná Vás trochu zklamu, ale takový je život.
Třeba ani není nic, co by bylo nutno si
"představit". Představa pomůže, ale je vždycky jen
jistým modelem, který něco podstatného znázorní, ale něco
jiného zakryje nebo naopak přidává něco, co v reálu není.
Budete-li svému mladšímu synovci vysvětlovat Vy, co je to
elektřina a elektrický proud, asi řeknete něco jako
"Elektrony jsou jako malí zelení mužíčci, co pobíhají
uvnitř drátů a orientují se tam, kam je zrovna tlačíme
vnějším napětím. A to napětí je, jako kdybychom tu trubici
zvedli tam, kde má být napětí větší. A ti mužíčci
nemůžou zmizet, (takže pro ně platí rovnice kontinuity),
navíc je v obvyklých podmínkách ani nemůžeme nějak
podstatněji stlačit k sobě, a proto elektrický okruh je
vždycky uzavřený, má-li opravdu téci proud I." Jenomže
to není tak docela pravda, protože když nabíjíte
kondenzátor, tak okruh není uzavřený - obě desky jsou přece
odděleny izolátorem! No ale doplníme-li člen Ip (posuvný
proud) ke členu I, tak se jím elektrický proud uzavře. To
samo o sobě by bylo dobrým důvodem k zavedení. Ale lze i
potvrdit, že takto zavedený proud Ip má i všechny další
vlastnosti "obyčejného" proudu, např. že vytváří
magnetické pole. Proto ho také zavádíme. Říkáme mu ale
raději "Maxwellův". To označení
"posuvný" je z představ, že existuje
všudypřítomný nevažitelný éter, jehož chvění se
projevuje jako světlo, jehož vnitřní napětí je dáno
elektrickým polem E a deformace (posunutí) se pak jeví jako
elektrická indukce D (angl. Displacement = posunutí). Na
posuvný proud se nenajde nějaký mechanický model. On totiž
existuje i ve vakuu, kde není (z hlediska klasické
elektrodynamiky) nic, co by se mohlo posouvat. Ale berme to jako
fakt, že doplněním tohoto výrazu se nám náš starý známý
proud "zacelí" - že to je právě to, co mu chybělo
k dokonalosti. A proč je možné ho vyjádřit jako parciální
derivaci vektoru elektrické indukce podle času? No to je
právě ten výraz, který by nám chyběl pro rovnici
kontinuity.
Rychlost světla byla nejprve změřena v dobách, kdy naoka o
světle nebyla vůbec spojována s elektřinou a magneticmem. Až
Weber vypočítal, že změny elektromagnetického pole by se
měly šířit rychlostí, která se nápadně podobala rychlosti
světla, a skvěle (tj. odvážně, ale pravdivě) z toho
vydedukoval, že světlo je elektromagnetické povahy. Přečtete
si o tom v učebnicích o historii fyziky.
