FyzWeb  odpovědna

Zaujal vás nějaký fyzikální jev? Nevíte si rady s jeho vysvětlením? Neváhejte a napište nám svůj dotaz!


nalezeno 174 dotazů obsahujících »tlak«

164) Hustota vody při 4°C08. 07. 2002

Dotaz: Potřeboval bych zjistit, proč voda má největší hustotu při 4C°a když teplota stoupá nebo klesá její hustota klesá. Ostatní kapaliny při zvyšování teploty jejich hustota klesne a při snižování stoupne. Čím je tato anomálie způsubená. (Vladimír Bureš)

Odpověď: Milý příteli, i my bychom rádě věděli, proč voda má tuto anomálii, které možná vděčíme svůj život. Další anomálie je to, že kapalná voda má hustotu větší než tuhý led (obyčejný, za vyšších tlaků jsou jiné modifikace, těžší). Ale abych vám alespoň naznačil faktory, které to určují: Voda není (jen) H2O, ale asi tak (H2O)5 až (H2O)6. Kdyby totiž byla jen H2O s molekulovou vohou cca 18, měla by se chovat zhruba jako neon, a byl by to plyn mající hodně daleko do zkapalnění. Kruhové "nadmolekuly" výše vyznačené vznikají díky vodíkovým můstkům, tedy jakýmsi "nadnormativním vedlejším vazbám" vodíků ve vodě. Ale to, jak dalece se uplatní při pohybujících se molekulách H2O (při vyšší teplotě obecně rychlejší pohyb), to je pak souhra obou faktorů. Ona se uplatní i v tuhé fázi, najděte si v odborné literatuře stavový diagram vody za vyšších tlaků, je tam asi 8 fází ledu.
(J.Obdržálek)   >>>  

165) Změny vlastností plynů při ionizaci21. 06. 2002

Dotaz: 1) Kde lze najít (web nebo publikace) něco o změnách vlastností plynů a vodních par při ionizaci. Zajímá mne zejména změna elektrického odporu a elektrické pevnosti plynů při ionizaci. 2) Lze docílit ionizace pomocí laserového paprsku ? (Jiří Büllow)

Odpověď: 1/ Konkrétně fyziku plazmatu lze najít na stránce http://vega.fjfi.cvut.cz/docs/umfmat/umf_url.html,
tam se klikne na čtyřku, a jde se poněkud dolů - pod jadernou fyzikou je fyzika plazmatu. Další informace naleznete na stránkách:
http://www.plasmas.org/index.html, http://FusEdWeb.pppl.gov/index.html, http://www.plasmacoalition.org/, http://fusioned.gat.com/Teachers/SlideShow.html

http://www.aldebaran.cz/ Bohužel na tomto serveru nejsou udělány výboje v plynech, nicméně jsou tam hezké obrázky a hlavně české povídání o plazmatu vůbec.

Co se týče změny elektrické vodivosti a elektrické pevnosti při ionizaci, je odpověď značně závislá na druhu plynu a stupni ionizace. Obecně se dá říci, že ionizovaný plyn se stává elektricky vodivý (je třeba uvážit, že v atmosféře kolem nás je v každém kubickém cm asi 2000 iontů), a že za určitých podmínek (aplikací dostatečně vysokého napětí mezi elektrodami, mezi kterými se vodivost plynu měří) dojde k lavinovému efektu, kdy již vytvořené elektrony a ionty na své dráze dále ionizují, čímž stupeň ionizace, a tím i vodivost prudce stoupá. Nemalou úlohu přitom hrají i tzv. gama procesy, tj. sekundarni emise elektronů z povrchu elektrody. Závislost tzv. zápalného napětí samostatného výboje na součinu tlaku plynu a vzdálenosti rovinných elektrod (p.d) udává tzv. Paschenův zákon, což je pro daný plyn plynulá křivka s jedním minimem pro určité p.d. Zápalné napětí lze snížit, pokud se poskytnou nějaké nabité částice navíc (tj. kromě těch, které si elektrony nebo ionty na své dráze nebo interakci s elektrodou samy "vyrobí"), např. ionizací prostoru mezi elektrodami zářením, aplikací dodatečného napětí na pomocnou elektrodu s ostrým hrotem umístěnou mezi hlavními elektrodami (tak se zapaluje fotografický blesk), termickou emisí elektronů z ohřátého povrchu katody (tak se zapaluje výboj v zářivce). Elektrická pevnost plynů je termín technický, který je v podstatě ekvivalentní termínu zápalné napětí. Moje představa o něm je ta, že se vztahuje k přesně definovanému tvaru elektrod, mezi kterými se tato pevnost měří, a udává se za daného, většinou atmosferického tlaku (pokud tedy výboj vznikne, bude to jiskrový výboj).

2/ Co se týče druhé otázky, ionizace pomocí laserového paprsku, tam odpověď závisí na energii fotonů a na celkové hustotě energie ve svazku. Vzhledem k tomu, že teď máme v ČR výkonný laserový systém PALS, který se používá na generaci plazmatu interakcí laserového paprsku s pevnou látkou, doporučuji podívat se na jeho www stranku (v češtině) http://www.pals.cas.cz/pals/pac001hp.htm.(Prof.RNDr. Milan Tichý DrSc. - 21.6.2002)

(M. Tichý)   >>>  

166) Rozložení teploty atmosféry19. 06. 2002

Dotaz: Poraďte mi, prosím, jak vysvětlit žákům osmé třídy skutečnost, že ve vyšších vrstvách atmosféry je teplota pod bodem mrazu, přestože teplý vzduch stoupá vzhůru. A je-li to pro děti alespoň trohu pochopitelné, poraďte, jak vysvětlit rozložení teploty atmosféry v závislosti na výšce. (Tomáš Špaček)

Odpověď: Milý kolego, doporučoval bych žákům připomenout, že v atmosféře se směrem vzhůru zmenšuje tlak a hustota, díky tomu balón naplněný vodíkem nebo héliem, které mají při stejné teplotě menší hustotu než vzduch, může stoupat. Místo hélia nebo vodíku ale stačí balón naplnit teplým vzduchem, který má také menší hustotu než okolní studenější vzduch a balón opět může vzlétnout. Jestliže však tenhle teplý vzduch (v balónu nebo bez něj) stoupá do oblasti nižšího tlaku, pak se rozpíná, tím pracuje a pokud mu nepřivádíme teplo (např. tím, že bychom vzduch v balónu ohřívali hořáky, jak se to normálně dělá), chladne (pracuje na úkor své vnitřní energie). Tak sice teplý vzduch stoupá vzhůru, ale přitom chladne. Nejnižší vrstva atmosféry se ohřívá především od zemského povrchu ohřívaného slunečním zářením, je většinou promíchávána, taky v ní koluje vlhkost, co dělá mraky a prší. Proto je skutečná závislot teploty na výšce trochu složitější, než by odpovídalo zmíněnému chladnutí bubliny vzduchu při výstupu. Podívejte se se žáky na aktuální data na stránce http://www.chmi.cz/meteo/oap/graf_ptu.html
Další zajímavé jevy nastanou ve stratosféře (nad tropopausou, která je na dnešním výstupu asi ve 13,5 km a kde je teplota minimální) - tam je podstatná absorbce krátkovlnného záření (UV) ozónem, což nakonec způsobí ohřev, takže teplota do výšky kolem 50 km zase roste. Výše už teplota opět klesá, atmosféra je ale už tak řídká, že teplota spíš říká, jaká je střední rychlost molekul vzduchu než jakou teplotu bychom cítili, kdybychom tam na chvíli vylezli z rakety...
Graf závislosti teploty na výšce
(J.Dolejší)   >>>  

167) Člověk ve vesmíru07. 06. 2002

Dotaz: Se známým jsme se bavili o tom, co by se stalo dřívw, kdybyste náhle vystavily člověka vesmírnému prostoru. Jestli by ho to dříve roztrhlo, nebo by dříve zmrzl. Domnívám se, že by ho to dříve rotrhlo, ale nejsem si zcela jistý. (Ondra Tkáč)

Odpověď: Tak akutní problém z intelektuální debaty chce rychlou odpověď, byť neúplnou (an nejsme vševědové, dalši informace se musí najít): Člověk snad neexploduje, ale odplyní se. (Piloti s kyslíkovou maskou přežijí bez větších problémů dehermatizaci kabiny ve velkých výškách, kde je tlak hodně malý (25% v 10 km, 5% ve 20 km), na dlouhý pobyt to ale asi není (detaily určitě vědí experti právě přes výbavu vojenských pilotů resp. kosmonautů). Bez dodávky vzduchu se asi člověk rychle udusí, zmrzl by taky (leda že by to bylo u nás ve sluneční soustavě v rozumné vzdálenosti a hřál se od Slunce), ale pomaleji. (JD - 7.6.2002)

Nechráněný člověk při výstupu do vesmíru skoro okamžitě umře. Aby mohl vystoupit do vesmíru, musí mít celotělový přetlakový oděv a dostatečnou zásobu kyslíku ( krev se okysličuje v plicích pouze pod určitým parciálním tlakem kyslíku, proto přetlakový oděv).
Další odpověď souvisí s otázkou, jaké nebezpečí hrozí lidem v letadle letícím ve výšce asi 10 km, při defektu trupu letadla.
V 10 km v atmosféře (něco okolo 30 000 ft, což bývá normální cestovní výšková hladina letu) ohrožují cestujícího 3 základní věci:
a)
hypoxie (nedostatek kyslíku) - řešeno automatickou prezentací kyslíkových masek a po přitažení aktivací produkce kyslíku po dobu několika minut /než letadlo klesne na výšku, která nepřesáhne 15 000 ft/.
b)
dekompresní nemoc (vznik bublinek dusíku ve tkáních, obdobně jako při rychlém vynoření potápěče, riziko poškození CNS) Ale k tomu, aby se dekom. nemoc vyvinula je třeba setrvat alespoň 10 - 15 minut na této výšce, samozřejmě pro dopr. letadlo v takové situaci platí okamžitý sestup na bezpečnou výšku
c)
chlad ( - 55 °C ) - podchlazení, omrzliny apod.
Jako doprovodný fenomén je srážení vodních par, víření prachu a nasávací efekt /záleží na velikosti defektu/. Při standardním postupu nehrozí lidem žádné velké nebezpečí, pokud defekt trupu není tak velký, že je nasaje a "vyhodí" z letadla - proto je lépe být celou dobu, kdy sedím v sedačce, připoutaný. (O. Truska z Ústavu leteckého zdravotnictví - 7.6.2002)

(J. Dolejší, O. Truska)   >>>  

168) Proč se komety nevypaří27. 05. 2002

Dotaz: Mám pár dotazů, se kterými si nevím rady: 1) Doslechl jsem se, že kdybychom se dostali nechráněni do kosmického prostoru, tak by se naše krev a vůbec všechny tělní tekutiny vyvařili, protože při neexistenci tlaku(např. vzduchu) zaniká také bod varu, a tak se tekutina může vařit při jakékoli teplotě. Je to pravda? Asi ano a pokud opravdu ano, tak proč se nevypaří samostatná kapička vody letící vesmírem, ale naopak zmrzne? Proč se vůbec komety, tvořené převážně ledem, nevypaří? 2) Potřeboval bych se dozvědět vysvětlení Coriolisovy síly. Vlastně ani nevím, co to je. 3) Nemohl byste mně vysvětlit na vyšší než laické úrovni, ale nižší než vysokoškolské důvod, proč mají tělesa ve vesmíru sklon rotovat? (Země,satelit,sonda,...) 4) Neporadil byste mně nějaké dobré stránky o magnetické levitaci? (Vlastimil Kůs)

Odpověď: Milý pane kolego,
1) Pro otázku, jestli se vyvaříme ve vakuu, je dobré se podívat na hodnoty měrného tepla (4,2 kJ/kgK pro vodu) a skupenského tepla varu (2,3 MJ/kg). Z nich je vidět, že na vyvaření je potřeba obrovské množství tepla. Jinak řečeno, když dáte hrníček s teplým čajem (člověka s krví) do vakua, čaj nebo krev sice třeba zabublá, ale bez dodatečného přívodu tepla se nebude dále vařit, protože var stojí moc energie. Místo toho bude chladnout všemi možnými způsoby včetně vypařování. Až zmrzne, bude nadále sublimovat. Ale vodní molekuly při sobě drží - abyste je od sebe dostal, musíte dodávat energii, například zahřívat ledové jádro komety Sluníčkem.
2) Sedněte si na otáčecí židli v klidu a razantně mávněte tak, byste se strefil prstem do špičky nosu (nevypíchněte si oko..). Zkuste totéž na roztočené židli! Na roztočené židli působí na Vaši ruku kromě odstředivé síly ješte jedna divná síla, která Vám ji hází nějak stranou, takže strefit se do nosu není už snadné. Téhle síle se říká Coriolisova síla a spočítá se, když pořádně popíšete přechod z normální (inerciální) soustavy do soustavy rotující. Tahle síla například vysvětluje směr proudění větru kolem tlakových níží a výší.
3) Já nevím, jestli mají sklon rotovat, ale když už se nějak rozrotují (to se snadno stane např. při jakéekoli srážce), tak díky malému tlumení rotují dost dlouho (z pozemských hlediskek furt). Podobně když třeba slaňujete ve volném prostoru, máte taky sklon rotovat - stačí totiž krut lana, aby Vás roztočil, a Vy tu rotaci nezastavíte (nemáte-li třeba přripravena brzdící křídla).
4) O magnetické levitaci se můžete dočíst například na stránce: http://spin.fzu.cz/texty/brana/supravodivost2/.
(J. Dolejší, M. Urbanová)   >>>