Zaujal vás nějaký fyzikální jev? Nevíte si rady s jeho vysvětlením? Neváhejte a napište nám svůj dotaz!
nalezeno 174 dotazů obsahujících »tlak«
166) Rozložení teploty atmosféry
19. 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
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/.
Dotaz: Jak funguje komínový efekt? Proč komín táhne vzduch vzhůru, i když není (třeba v kamnech) zatopeno? Proč nefunguje normální cirkulace vzduchu jako je to mimo komínů, resp. proč je to tak markantní? (Dave Čandra)
Odpověď: Vyzkoušejte si to na jednoduchém pokusu:
Vezměte alobal a naviňte ho ve dvou nebo třech
vrstvách například na trubku od vysavače. Vzniklou
trubici vytvarujte opatrně podle obrázku. Potom zapalte
svíčku a vnitřek trubice zahřejte plamenem svíčky,
jak vidíte na obrázku. Asi po 10 sekundách dejte
trubici spodním otvorem vedle plamene svíčky.
Pozorujte, co se s ním děje.
Dokud byla uvnitř komína teplota vzduchu stejná jako
všude kolem, plamen svíčky směřoval nahoru. Jakmile
se vzduch uvnitř ohřál a začal proudit komínem,
strhával plamen svíčky s sebou. Tím se v komínu
udržovala vyšší teplota a proudění vzduchu.
Pokud je vzduch v komínu zahřátý, strhává plamen.
Proto krb i kamna správně fungují teprve tehdy, když
je komín již zahřátý!
Ucpěte komín nahoře rukou a
pozorujte, co dělá plamen. Zkuste nyní na okamžik
vzdálit komín od plamene a pak ho zase přibližte
zpět. Co pozorujete? Jakmile ucpete komín nebo ho
vzdálíte od svíčky, plamen se zase srovná a míří
směrem vzhůru. Když potom otvor uvolníte nebo dáte
komín zase zpět, plamen opět zamíří dovnitř. (MU - 27.5.2002)
Je-li v kamnech zatopeno, pak horký vzduch (při
stejném množství) zaujímá větší objem, a je tedy lehčí,
porovnává-li se to na objem. Proto stoupá vzhůru. I když
není zatopeno, ale když je ve výšce ústí komína vítr, pak
se nasává vzduch z komína podle Bernoulliho rovnice: v
proudové trubici rovnoběžné se Zemí a dotýkající se
ústí komína je vyšší vodorovná složka rychlosti vzduchu
(oproti nulové v komíně) spjata s menším tlakem, a tím se z
komína vzduch vysává. Není-li právě vítr, pak ještě
chvilku proudí vzduch setrvačností, ale přestane, a komín
"netáhne".(JO - 27.5.2002)
Dotaz: Prosím Vás o zaslání definicí Newtonových zákonů a asi dalších tří, které máme
znát ze základní školy. (Nikola Šrainová)
Odpověď: I.N.Z.- zákon setrvačnosti - každé těleso zůstává v klidu nebo v pohybu rovnoměrném
přímočarém, není-li vnějšími silami nuceno tento stav změnit. Jinak řečeno - je-li
výslednice sil působící na těleso nulová, nemění těleso svou rychlost, pohybuje
se rovnoměrně přímočaře nebo je v klidu. Síla je nutná ke změně velikosti či směru rychlosti nikoli
k pohybu samotnému.
II.N.Z.- zákon síly - "Když síla, tak zrychlení". Velikost síly, která uděluje
tělesu zrychlení, je přímo úměrná hmotnosti tělesa a jeho zrychlení. F = m.a
III.N.Z.- zákon akce a reakce - "Já na bráchu, brácha na mě" - síly, kterými na svebe
působí navzájem dvě tělesa, mají stejnou velikost, ale opačný směr. Současně
vznikají i zanikají. Protože působí na různá tělesa, jejich účinky se neruší.
Nevím, jaké další zákony potřebujete, lepší by bylo upřesnit je.
Archimédův zákon - těleso ponořené do kapaliny je nadlehčováno vztlakovou silou,
jejíž velikost je rovna tíze kapaliny o stejném objemu jako má ponořená část tělesa.
Pacalův zákon - působí-li vnější síla o velikosti F na rovnou plochu obsahu S
povrchu uzavřeného objemu kapaliny, vznikne v kapalině tlak, který je ve všech
místech kapaliny stejný p = F/S.
Ohmův zákon - pro elektrický obvod. U=R.I, kde U je napětí na odporu R a I je
proud, kterým rezistorem protéká. Bližší informace najdete v Odpovědně.
Ucpěte komín nahoře rukou a
pozorujte, co dělá plamen. Zkuste nyní na okamžik
vzdálit komín od plamene a pak ho zase přibližte
zpět. Co pozorujete? Jakmile ucpete komín nebo ho
vzdálíte od svíčky, plamen se zase srovná a míří
směrem vzhůru. Když potom otvor uvolníte nebo dáte
komín zase zpět, plamen opět zamíří dovnitř.