Zaujal vás nějaký fyzikální jev? Nevíte si rady s jeho vysvětlením? Neváhejte a napište nám svůj dotaz!
nalezeno 92 dotazů obsahujících »vakuu«
34) Změna hmotnosti při zahřátí
29. 01. 2007
Dotaz: Ak E=m·c2, tak ked ohrejem zeleznu gulu tak sa zvysi jej hmotnost? (zanedbam rozpinanie a vztlakove sily vzduchu, myslim hmotnost nie vahu) (ja)
Odpověď: Ano, dodáním energie (tedy například zahřátím) se skutečně zvýší hmotnost objektu, prakticky to však nejspíše nikdy nenaměříte. Když bychom totiž zahřáli 1 kg železnou kouli o 1 °C, zvýšila by se její hmotnost zhruba o 5·10-15kg, tedy asi o 0,000 000 000 005 gramů. Tak přesně žádné klasické mechanické váhy samozřejmě neměří.
Poznámka: Hmotnost energie v předchozím odstavci byla spočtena tak, že do rovnice E=m·c2 byla za energii dosazena energie potřebná k ohřátí železa o jeden stupeň (452 J; číselně musí odpovídat měrné tepelné kapacitě železa 452 kg·kg-1K-1) a za rychlost světla ve vakuu pak c = 299 792 458 m·s-1.
Dotaz: Délka 1m je definována jako 1650763,73 vlnových délek oranžové čáry izotopu 86.
Jaká je vlnová délka oranžové čáry a její frekvence? (Libuše Weinerová)
Odpověď: Nemáte tak úplně pravdu. Délka jeden metr byla původně definována jako jedna desetimilióntina části zemského kvadrantu. O trochu později se za definici metru začala považovat vzdálenost mezi 2 vrypy na platinoiridiové tyči uložené v archívu Mezinárodního úřadu pro váhy a míry v Sévres (Francie). Další změna nastala roku 1960, kdy bylo ustanoveno, že jeden metr je "délka rovnající se 1 650 763,73 násobku vlnové délky záření šířícího se ve vakuu, která přísluší přechodu mezi energetickými hladinami 2p10 a 5d5 atomu kryptonu 86". Ani to však není aktuálně platná definice. Od roku 1983 platí, že jeden metr je "délka dráhy světla ve vakuu během časového intervalu 1/299 792 458 sekundy." Důvod pro poslední změnu je ryze praktický - čas umíme měřit nejpřeněji ze všech fyzikálních veličin a odměřit 1/299 792 458 sekundy je snadnější (a tím i přesnější) než měřit 1 650 763,73 násobku vlnové délky nějakého záření.
Ale zpět k původní otázce: vlnová délka oranžového světla je okolo 600 nm, frekvence pak okolo 5·1014Hz. Přesnou vlnovou délku a frekvenci světla odpovídajícímu přechodu mezi energetickými hladinami 2p10 a 5d5 atomu kryptonu 86 se mi nepodařilo zjistit, nebude však výše uvedeným hodnotám vzdálená.
Dotaz: Dobrý den, prosím o odpověď (nebo odkaz) na problematiku záření. Jak se bude lišit
grafický průběh spektrální charakteristiky žárovky (řekněme 2700 °C) v
závislosti na vzdálenosti od zdroje? Děkuji K. Kuběna (Karel Kuběna)
Odpověď: Spektrální složení libovolného záření ve vakuu nezáleží na vzdálenosti od zdroje, se vzáleností (dokonce s její druhou mocninou) klesá jenom intenzita daného záření. K drobné změně dochází jen při pozorování velice zvdálených objektů (například cizích galaxií, při pozorování žárovky jej rozhodně nezaznamenáme), kdy v důsledku rozpínání vesmíru dochází k mírnému posunu celého spektra směrem k nižším energiím neboli od fialové k červené části spektra - tomuto jevu říká rudý posuv a jde o speciální případ Dopplerova jevu.
Při pozorování žárovky v běžném prostředí, kdy musí vyzářené světlo procházet vzduchem, se pravděpodobně bude dané spektrum maličko se vzdáleností měnit, neboť zde přibudou emisní a absorbční čáry látek obsažených ve vzduchu, a to tím výrazněji, čím delší cestu bude muset světelný paprsek skrz vzduch urazit. Přesto se domnívám, že tento jev bude pro potřeby běžného užití žárovky zcela zanedbatelný a můžeme tedy považovat i zde její spektrum za nezávislé na vzdálenosti od pozorovatele.
Dotaz: Zajimalo by mě, jakou "hustotu" má vakuum, které lze vytvořit bežnými přístroji
a jakou má takový přístroj hmotnost (Robin Kouba)
Odpověď: Běžnými rotačními, membránovými nebo kryosorpčními vývěvami se vytváří primární vakuum na úrovni 10-3 torr (0,1 Pa) (760 torr = 101 325 Pa, 1 torr = 133,32 Pa).
Vysoké vakuum (HV, VHV) se získá zařazením dalších vývěv: Rootsových, difúzních nebo turbomolekulárních. Dosahuje se tak až 10-6 torr (10-4 Pa).
Výrobci vývěv nabízejí špičkové systémy s doplňkovým kryočerpáním až na úroveň 5·10-10 torr (6·10-4 Pa). Mám tušení, že rekordní vakuum, které se dosahuje v malých objemech při dlouhodobém čerpání a desorpci plynu že stěn trvalým ohříváním, může dojít až k 10-12 torr (10-10 Pa).
Problematikou extrémně vysokého vakua se zabývají doc. RNDr. Petr Řepa, CSc. a RNDr. Ladislav Peksa, CSc. z KEVF. Ti by Vám o tom mohli říct více.
Zařízení VHV jsou rozměrná a nákladná. Vysoké vakuum s pomocí primární a turbomolekulární vývěvy se vejde na polovinu psacího stolu, váží do 10 kg a přijde asi na 150 tisíc Kč, lze s ním snadno získat 10-4 Pa.
Hustotu si snadno spočtete. Při normálním tlaku p = 101 325 Pa je v 1 molu (v objemu V = 22,4 litrů) Avogadrova konstanta (A = 6,023·1023) atomů nebo molekul. Při nejhlubším dosažitelném vakuu (10-10 Pa) se v 1 cm3 nachází stále asi 26 tisíc atomů.
Snad jsem se ve výpočtech nespletl. Ve světle těchto čísel je pozoruhodné, že ve výsledků experimentu Bosého-Einsteinovy kondenzace zůstává v hluboce ochlazeném kondenzátu jen několik tisíc atomů, tedy vlastně nesmírně dokonale vakuum.
Dotaz: Dobrý den.Chtěla jsem se zeptat,jaktože dvě různě těžká tělesa dopadnou ve vakuu
stejně,když na ně působí gravitační síla a ta je přece F=m*g a záleží tudíž na
hmotnosti? (Tereza Neuwirthová)
Odpověď: Zjednodušeně řečeno na 3x hmotnější těleso skutečně bude působit 3x větší přitažlivá gravitační síla, zároveň však bude mit 3x větší setrvačnost, takže bude 3x obtížnější jej urychlit směrem k Zemi. Vyjde to tedy nakonec stejně, jakokoli je těleso těžké, nebo» velikost síly se vykrátí právě s onou "setrvačností".
Trochu exaktněji: jak brzy těleso dopadne závisí na jeho rychlosti, resp. zrychlení. Zrychlení tělesa dokážeme vypočítat ze síly na něj působící dle 2. Newtonova zákona (F=m·a), takže víme, že zrychlení bude a=F/m. Za sílu F pak dosadíme gravitační sílu F=m·g, čímž dostaneme a=(m·g)/m=g. Všechna tělesa by tedy na Zemském povrchu bez odporu vzduchu padala se zrychlením g.
