Zaujal vás nějaký fyzikální jev? Nevíte si rady s jeho vysvětlením? Neváhejte a napište nám svůj dotaz!
nalezeno 174 dotazů obsahujících »tlak«
40) Namrzání vozovky na mostě
05. 11. 2007
Dotaz: Proč v zimě namrzají častěji mosty než zbylé části silnice? Myslela jsem si, že při proudění vzduchu pod mostem dojde ke snížení tlaku (podle Bernoulliovy rovnice) a pokles tlaku způsobí pokles teploty, ale to by muselo jít o izochoricky děj. To jsem zavrhla, proto se ptám, jaký je pravý důvod? (Jana)
Odpověď: Domnívám se, že za jevem stojí zejména dva faktory. Především vozovka na mostě promrzne dříve, než tatáž vozovka "na pevné zemi" prostě proto, že je ochlazována jak zvrchu, tak i zespodu (přičemž předpokládám, že most není tak tlustý, aby nepromrzl a vozovku zespodu dostatečně izoloval). Druhým faktorem pak bude skutečnost, že díky větru (který je na mostě pravděpodobně častější a intenzivnější než průměr v krajině krajině) zde dochází k rychlejší výměně studeného vzduchu a tím i rychlejšímu odvodu tepla prouděním.
Dotaz: Proč je rovnovážnému stavu voda, led a nasycená pára
přiřazena termodynamická teplota 273,16 K, ale při převodech na stupně celsia se
používá vztah t = T - 273,15? Kam se poděla ta jedna setinka? Díky Honza (jan)
Odpověď: Nejde o zaokrouhlování, ale o dvě různé teploty. 273,16 K neboli 0,1°C je teplota trojného bodu vody, tedy teplota, při níž může zároveň existovat voda, led a nasycená vodní pára. Tato situace nastává při tlaku 610,6 Pa (což je pouhá 1/166 normálního tlaku, na nějž jsme zvyklí, tedy tlak velmi nízký). Tato teplota se používá dle mezinárodních dohod k definici termodynamické teplotní stupnice.
Teplota 273,15 neboli 0°C je teplota, při níž dochází za normálního tlaku k fázovému přechodu vody a ledu. I tato teplota bývala používána k definici některých teplotních stupnic, nejznámější z nich je Celsiova stupnice.
Dotaz: Dobrý den, delší dobu mne zaujala myšlenka s využitím naší gravitace pro výrobu
el. energie. Bohužel to nedokáži spočítat a tím pádem si nejsem jistý zdali je
možné tímto způsobem vyrobit zajímavé množství energie. Dotaz zní: máme-li dvě
stejná tělesa o hmotnosti 100 kg. Jedno je ponořeno do hloubky 50m a jedno je
vynořeno na hladině. Tělesa jsou přez dynamo spojena lanem. Dynamo je umístěno
na hladině. Těleso má v sobě zabudovanou turbínu, kterou roztáčí průtok vody při
ponoření a zároveň při vynoření. V okamžiku vynoření tělesa sepne komresor a z
vytvořené energie načerpá do tlak. láhve stlačený vzduch. Těleso vynořené na
hladině otevírá klapky a postupně se napouští vodou. Současně druhé - dole
ponořené těleso uzavře klapky a napouští se stlačeným vzduchem. Způsob pohybu
těles je obdobný u výtahu. Má otázka zní: může to fungovat a zároveň i vyrobit
nepatrné množství energie z dynama? Předem děkuji za Vaší odpověd Ivo (Ivo)
Odpověď: Fungovat to nebude, na přečerpávání či kompresi spotřebujete více energie, než kolik by šlo dynamem vyrobit (ikdyby dynamo mělo 100% účinnost). Šlo by o klasickou ukázku perpetua mobile prvního druhu - stroje, který by dodával energii "z ničeho".
Dotaz: Dobrý den, chtěla jsem se zeptat v jaké teplotě a tlaku mají plyny objem 22,4
litrů. Děkuji (Tranová Lili)
Odpověď: Objem plynu závisí na tlaku, teplotě a množství plynu. Předpokládám, že se zajímáte o objem 1 molu (6.1023 molekul nebo atomů) plynu - jinak bychom mohli říci, že správná odpověď zní: za jakýchkoli podmínek. Vždycky totiž můžeme vzít právě takové množství plynu, aby jeho objem byl 22,4 litru.
Hodnota 22,4 litru se objevuje v chemii jako tzv. molární objem. Je to objem jednoho molu ideálního plynu při teplotě 0 °C a při standardním (atmosférickém) tlaku 101 325 Pa, vypočtený ze stavové rovnice pro ideální plyn. Běžné plyny (kyslík, amoniak nebo třeba oxid uhličitý) nejsou sice "ideální", ale tuto hodnotu pro ně můžeme také používat.
Stavová rovnice ideálního plynu udává vztah mezi tlakem p, objemem V, látkovým množstvím plynu n (v molech), konstantou R (8,314 JK/mol) a teplotou T (vyjádřenou nikoli ve stupních Celsia, ale v kelvinech): p.V = R.n.T
Chceme-li, aby objem (V) jednoho molu plynu vyšel 22,4 litru (tedy 0,0224 m3), zbývají nám v rovnici stále ještě dvě proměnné k dosazení - teplota T a tlak p.
p . 0,0224 m3 = T . 1 mol . 8,314 JK/mol
Proto platí, že při libovolné teplotě, kterou si vymyslíme, můžeme dopočítat takový tlak, aby objem vyšel 22,4 litru. Jednou z možností je právě teplota 0 °C a tlak 101 325 Pa. Zvolíme-li jinou teplotu, například 100 °C (= 373,15 K), dopočítáme tlak 138 499 Pa - a při těchto podmínkách bude objem jednoho molu plynu taktéž 22,4 litru.
Můžeme tedy říci: při libovolné teplotě - zvolíme-li správný tlak - může mít jeden mol plynu objem 22,4 litru. A naopak, při libovolném tlaku - doplníme-li jej správnou teplotou - může mít jeden mol plynu objem 22,4 litru. Nejčastěji se ale setkáváme právě s dvojicí 0 °C a 101 325 Pa.
Dotaz: Dobrý den přeji. Mám dotaz: Při jaké teplotě začne vařit voda pod tlakem
28Atm.Při stoupajícím tlaku je tato teplota úměrná? Děkuji za odpověď. Ryska
Pavel (Pavel Ryska)
Odpověď:
Při tlaku 28 atm (tedy přibližně 2,8 MPa) vře voda při teplotě asi 227 °C. Závislost teploty varu na tlaku přímo úměrná není.
Obšírnější odpověď
K hlubšímu pochopení doporučuji nejprve se seznámit s pojmem sytá pára (před časem jsme o tom psali něco i v odpovědně).
Kapalina (tedy i voda) začne vřít tehdy, když tlak sytých par této kapaliny (v případě vody jde o syté vodní páry) dosáhne okolního tlaku. Ve fázovém diagramu je závislost tlaku sytých par na teplotě znázorněna tzv. křivkou sytých par, tedy takovými tlaky a teplotami, při kterých je kapalina v dynamické rovnováze se svými parami.
Na svislé ose je tlak v pascalech v logaritmické škále. Logaritmická škála je použita proto, aby v grafu bylo možno dobře znázornit obrovský rozsah tlaků od 0 Pa do 1012 Pa). Na vodorovné ose je teplota v kelvinech. Vapor označuje oblast, tlaků a teplot, při kterých je H2O v plynné fázi, liquid označuje kapalnou fázi, solid pevnou fázi (led), přičemž římské číslice označují různé krystalové modifikace ledu (my se pochopitelně v běžných podmínkách setkáváme pouze s hexagonální krystalovou modifikací Ih, ostatní tlaky a teploty jsou značně neběžné). Tlusté čáry označují rovnovážné tlaky a teploty mezi jednotlivými fázemi. Lze tak například snadno odečíst, že při tlaku 105 Pa (1 atm) je rovnovážná teplota mezi kapalinou a plynem (vodní párou) asi 380 K, tedy 100 °C. Jinými slovy při atmosférickém tlaku voda vře při teplotě 100 °C.
Posuneme-li se na křivce poněkud doleva, můžeme odečíst, že např. při tlaku 103,5 Pa vře voda při asi 290 K, což je asi 20 °C. Ještě více vlevo narazíme na tzv. trojný bod, ve kterém se stýkají křivka vypařování, křivka tání a křivka sublimace - při tomto tlaku a teplotě (a jen při nich) může existovat rovnováha mezi všemi třemi skupenstvími.
Posuneme-li se na křivce vypařování naopak doprava, můžeme z grafu odečíst třeba teplotu varu při oněch 28 atm. 28 atm je přibližně 2,8 MPa, což je asi 106,4 Pa. Tomu v grafu odpovídá hodnota přibližně 500 K, tedy 227 °C. Ještě více vpravo, při teplotě 647 K (374 °C) a tlaku asi 22 MPa (přibližně 107,3 Pa), je červeným puntíkem označen tzv. kritický bod, ve kterém je hustota plynu tak velká, že se vyrovná hustotě kapaliny - fázové rozhraní mezi kapalinou a plynnou látkou mizí. Jinými slovy: při vyšších teplotách a tlacích už nemá smysl rozlišovat mezi kapalinou a plynem, mluvíme pouze o tekutině. A proto při vyšších tlacích žádný var pozorovat nelze.
Shrnutí
Při tlaku 28 atm (tedy přibližně 2,8 MPa) vře voda při teplotě asi 227 °C. Závislost teploty varu na tlaku lze vyčíst z fázového diagramu, nejedná se o přímou úměrnost. Dokonce při tzv. kritickém tlaku (asi 22 MPa) tato křivka končí - při tlacích vyšších než je kritický tlak k varu vůbec nedochází.
Poznámka na závěr pro hloubavé
Z grafu se zdá, že s rostoucím tlakem roste rychlost zvyšování teploty varu (pro znalce: druhá derivace funkce p(t) je záporná). Jedná se ale jen o optický klam způsobený logaritmickou stupnicí. Ve skutečnosti se s rovnoměrným zvyšováním tlaku rychlost růstu teploty varu zpomaluje.
Odkaz pro hravé
Na http://www.partyman.se/calculator.html je kalkulátor, který s využitím Clausiovy-Clapeyronovy rovnice počítá ze zadaného tlaku teplotu varu, případně k dané teplotě varu dopočítává příslušný tlak. Pozor na to, že tento kalkulátor vypočítává i fiktivní hodnoty v oblasti nadkritických teplot a tlaků a také dovoluje vkládat teploty pod absolutní nulou (menší než -273 °C). Ani jedno neodpovídá realitě.
