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°C
08. 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.
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)
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)
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
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)
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/.