Zaujal vás nějaký fyzikální jev? Nevíte si rady s jeho vysvětlením? Neváhejte a napište nám svůj dotaz!
nalezeno 174 dotazů obsahujících »tlak«
18) Proces ohřívání plynu
21. 01. 2009
Dotaz: Proč se při zahřátí plynu zvýší rychlost jeho molekul? Odstrkují se
rychleji? Proč? (Jan Píka)
Odpověď: Pojďme se podívat, jakým způsobem lze takový plyn zahřát. Nejprve si představme, že máme nějaký plyn (třeba vzduch) uzavřený v krabici. Můžeme jej zahřát třeba tak, že nějak zahřejeme krabici a od ní se zahřeje plyn. Co ale znamená, že zahřejeme krabici? Krabice bude mít vyšší teplotu, tudíž její molekuly budou rychleji kmitat. Při nárazech molekul plynu na stěnu krabice (běžný děj, jímž se projevuje tlak v plynu) se pak tyto molekuly nejen odrazí, ale ještě navíc jsou "nakopnuty" více kmitajícími ("teplejšími") molekulami krabice. Molekuly plynu jsou pak v důsledku toho "nakopnutí" rychlejší... neboli krabice zahřála plyn uvnitř.
Existují ale i další mechanismy, zejména záření. Pokud na náš sledovaný plyn, nyní třeba vzduch v atmosféře, dopadá elektromagnetické vlnění správných vlnových délek (což může být třeba sluneční svit), lze si to představit jako ostřelování molekul plynu velmi rychlými malými kuličkami - fotony. A pokud takový foton molekulu plynu nerozbije (jako třeba ionizující záření), tak ji opět pošťouchne, "nakopne"...
Závěrem bych chtěl zdůraznit, že výše uvedené příklady jsou velmi zjednodušující a nelze je interpretovat doslova - fotony nejsou kuličky, náraz molekuly plynu na kmitající molekulu krabice může způsobit v některých (méně častých) případech i zpomalení ("ochlazení") molekuly plynu, ... základní představu o procesu ohřívání plynu však uvedené příklady vystihují.
Dotaz: Nedávno jsme v semináři probírali mlžné komory, kde prolétávající
částice za sebou zanechá ionty, na nichž kondenzuje voda. Proč ale voda
kondenzuje na iontech? Proč kondenzuje na prachových částicích myslím
chápu, ale u iontů mě žádné vysvětlení nenapadá... (Tereza Zábojníková)
Odpověď: Wilsonova mlžná komora pracuje s tzv. podchlazenou párou. To je takový stav látky, kdy by voda již (podle teploty a tlaku) měla přecházet do kapalného skupenství, ale jěště tak neučinila (podchlazení není příliš výrazné a vodě chyběl nějaký impulz, který by vedl ke změně skupenství). Proletí-li za takové situace podchlazenou párou elektricky nabitá částice, způsobí rozruch v elektromagnetickém poli a tento rozruch "šťouchne" i do molekul vody (která je ve stavu páry; molekuly vody mají dipólový moment, budou tedy na změny elektromagnetického pole reagovat). V podchlazeném stavu stačí páře i docela nepatrný "šťouchanec", aby přešla do kapalného stavu... a průchod nabité částice jej poskytne. Není to tedy tak, že by voda kondenzovala přímo na oněch nabitých částicích.
Dotaz: Dobrý den, chtěl bych se zeptat, kolik kyslíku spotřebuje běžný osobní
automobil na 1 km. prosil bych i o srovnání (třeba se spotřebou člověka za
hodinu a produkcí stromů), abych měl představu. Děkuji. (Karel)
Odpověď: Předpokládejme, že jedeme autem se spotřebou 7 litrů na 100 km. Ujetím 1 km tedy spotřebujeme 0,07 litru benzínu. Při průměrné hustotě benzínu okolo 720 kg·m-3 jde tedy o zhruba 50 gramů benzínu. Zjednodušeně lze předpokládat, že benzín je tvořen atomy uhlíku (reálně tak z 90%, takže chyba nebude velká). V 50 gramech benzínu jsou tedy asi 4 moly uhlíku. K jeho spálení (C + O2 → CO2) je potřeba 4 moly molekul kyslíku O2. Pro běžný plyn za běžných podmínek (a to kyslík je) přitom platí, že jeden jeho mol má objem 22,4 litru (! za běžných podmínek, tedy zejména za běžné teploty a atmosférického tlaku!). Z toho vychází, že obyčejné auto spotřebuje na ujetí 1 km kromě 50 gramů benzínu také okolo 90 litrů kyslíku. Udává se, že průměrný člověk takové množství kyslíku spotřebuje za zhruba 6 hodin.
Jde však pouze o hrubý odhad. Palivo obsahuje kromě uhlíku také vodík, který se rovněž slučuje s kyslíkem (za vzniku vody, resp. vodní páry) - skutečná spotřeba kyslíku tedy může být až o několik desítek procent vyšší. Děkujeme čtenářům za upozornění na tuto skutečnost!
Dotaz: Zavislost teploty vzduchu na nadmorske vysce Dobry den, chtel bych se zeptat z
jakeho duvodu klesa teplota vzduchu s nadmorskou vyskou, mereno do par metru na
povrchem zeme. Kdyz vezmu v uvahu, ze teplo pravdepodobne vznika dopadem
infracerveneho zareni na zemsky povrch, dale cim je nadmorska vyska vetsi, tim
vice zareni dopadne na povrch a take skutecnost, ze vzduch je temer stejny
tepelny izolant jako vakuum (tj. husty vzduch, ridky vzduch i vakuum by mely
izolovat stejne) tak mi vychazi, ze by ta zavislost mela byt minimalni, ne-li
dokonce opacna :) (Petr Helcl)
Odpověď: Teplota povrchu Země je určována dopadem krátkovlnného slunečného záření. Primárním zdrojem tepelné energie atmosféry je výměna tepla mezi zemským povrchem a atmosférou nad ní. Na teplotě vzduchu se dále, ale v poněkud menší míře, podílí absorbce infračerveného (tepelného) záření zemského povrchu. Oba tyto zdroje tedy v důsledku pusobí, že nejvíc tepla je atmosférou přijato v nižších vrstvách, kde je tím pádem její teplota v důsledku vyšší.
Dalo by se namítat, že teplý vzduch je lehčí než studený a proto by měl proudit do vyšších vrstev atmosféry. Tato úvaha je však špatná, poněvadž je to vzduch s menší hustotou, který by se měl takto chovat; a vzduch při povchu Země - navzdory faktu, že je teplejší - má hustotu vyšší, než vzduch ve vyšších vrstvách atmosféry, kde je nižší teplota kompenzována mnohem rychlejším exponenciálním poklesem tlaku.
Dotaz: Dobrý den. Pátrám na internetu po odpovědi na otázku, bohužel marně,
proč není v teploměru s lihem jako s teploměrnou látkou nad sloupcem lihu
vakuum (jako nad rtutí u rtuťového teploměru), nýbrž se vyplňuje plynem,
je-li teploměr určen pro měření vyšších teplot? Mohlo by to souviset s
jeho sytými či přehřátými parami? (Jan Zaruba)
Odpověď: Ani ve rtuťovém teploměru není nad rtutí dokonalé vakuum, alebrž jsou zde (ikdyž relativně řídké) rtuťové páry. Každá kapalina se bude při dostatečně nízkém tlaku (resp. dostatečně vysoké teplotě) vypařovat a "zaplňovat" případné volné místo, vakuum. U lihu by za vyšších teplot bylo velmi výrazné (teplota varu lihu při běžném tlaku je okolo 78°C), zvýšíme-li tedy tlak v trubici přidáním dalších plynů, zvýší se i teplota varu za takto zvýšeného tlaku a teploměr může být použitelní i pro vyšší teploty.
