Zaujal vás nějaký fyzikální jev? Nevíte si rady s jeho vysvětlením? Neváhejte a napište nám svůj dotaz!
nalezeno 1493 dotazů
104) Perpetuum mobile a supratekuté hélium
24. 03. 2009
Dotaz: Dobrý den, ve škole jsem se dozvěděl, že helium je poněkud zvláštní
plyn v různých ohledech - při nízkých teplotách má nulovou viskozitu a
prý se při škrcení neochlazuje, ale ohřívá a to mě přivedlo k
myšlence, že pokud bychom vyměnili chladící médium v lednici za helium,
pak by "topila" jak v kondenzátoru(teplo získané prací kompresoru), tak ve
výparníku(teplo ze škrcení) a tím by se pak dosáhla účinnost vyšší
jak 100% (o teplo, ze škrcení) -> samosebou, že to asi fungovat nebude a v
téhle teorii bude jistě někde háček, ale potřeboval bych to nějak
vyvrátit, abych nad tím přestal přemýšlet... (miroslav kabát)
Odpověď: Perpetua mobilea jsou vždy lákavá, příroda se jim však brání. Přesto to lidé
stále zkoušejí.
Helium je skutečně "látka kouzelníků", jak jej někdo nazval. Za nízkých
teplot se projeví jako kvantová kapalina a to zejména supratekutostí. Pod
teplotou 2,17 K ztratí viskozitu, pokud ji sledujete z tečení tenkými
kapilárami. Rychlost proudění nezávisí na rozdílu tlaku mezi oběma konci
kapiláry. Platí to jen do jisté rychlosti, pak se kapalina chová opět jako
vazká. Měříte-li viskozita ze silového momentu, kterým působí na rotující
těleso, naměříte nenulovou viskozitu. K výkladu tohoto jevu se užívá model
směsi normální a vazké kapaliny, jejíž podíl klesá s klesající teplotou.
Rotující helium pod teplotou 2,17 K vytváří meniskus jako normální kapalina
(což by jako kapalina bez tření = bez viskozity nemělo) a to díky vírům
normální kapaliny, které kapalinou pronikají. Supratekuté helium vytváří na
stěnách povrchový film, pomocí něhož teče i proti silám gravitace. Lze v něm
vyvolat fontánu, která stříká jen díky přitápění do baňky uzavřené zátkou,
kterou pronikne jen supratekutá složka.
Váš dotaz směřuje k Jouleovu - Thomsonovu jevu, který způsobuje změnu
teploty plynu při expanzi do vakua, tedy nekoná-li práce tlačením na nějaký
píst. Jde o práci molekul reálného plynu proti vnitřním silám, které působí
mezi molekulami. Jev je závislý na teplotě plynu. Aby při expanzi docházelo
k chlazení, musí být teplota plynu nižší než inverzní teplota, která je pro
helium asi 42 K (pro kyslík 770 K). Pro účinné chlazení má být teplota
alespoň třetinová. Helium se tedy za pokojové teploty při expanzi za
škrtícím ventilem ohřívá. Ohřívá se taky při kompresi, jak to znáte z
chladničky. Takhle získané teplo je přeměněno z příkonu kompresoru, obávám
se, že účinnost nebude velká.
Účinnost nad 100%, samozřejmě bez uvážení všech přítoků energie, dává
tepelné čerpadlo, které si bere teplo ze půdy, tekoucí vody nebo ze vzduchu
a principiálně se podobá domácí chladničce. Zažil jsem jeho činnost a
ujišťuji Vás, že se jím v zimě neohřejete.
105) Padají předměty různé hmotnosti různě rychle?
23. 03. 2009
Dotaz: Padaji predmety ruzne hmotnosti ruzne rychle? Resp. budou padat dve stejne velke
koule v atmosfere stejne rychle, kdyz jedna bude mit vetsi hmotnost nez druha? (Matt)
Odpověď: Nebudou. Ve vakuu by padaly stejně, protože na 2x těžší kouli sice působí 2x větší gravitační síla, ale tato těžší koule má také 2x větší setrvačnost - je dvakrát obtížnější ji donutit k pohybu. Výhoda či nevýhoda větší hmotnosti se tak vykrátí právě vlivem setrvačnosti tělesa. V atmosféře je to ale komplikovanější - sice pořád platí, že na 2x těžší těleso působí 2x větší gravitační síla, odpor proti zrychlování zde ale netvoří jen setrvačnost tělesa, ale i odporová síla vzduchu. Za takových podmínek spadne dříve těžší těleso (jsou-li obě tvarově a rozměrově stejná), neboť u obou těles stejná odporová síla vzduchu je oproti setrvačnosti u hmotnějšího tělesa zanedbatelnější (resp. méně významná).
Dotaz: Dobry den chcela by som Vas velmi pekne poprosit o odpoved na otazku:
Preco sa tvorba ozonovych dier nespozorovala nad Arktidou?
dakuejm Vam za opdoved
pekny den... (Barbora)
Odpověď: Odpověď není jednoduchá vzhledem k nepřesné definici slova "ozónová díra". Konvečně se tímto pojmem označuje výrazný dlouhotrvající pokles ozónu v stratosféře nad velkou oblasti.
Na Artktide obecně panují jiné meteorologické podmínky než na Antarktidě.
1) Artická zima ve stratosféře, kde je přítomné největší množství ozónu, je v průměru teplejší, než ta na Antarktidě. Vyšší teploty omezují tvoří polárních stratosférických oblaku, co zpomaluje přeměnu reaktivních chlorinu na ClO (monooxid chlóru) a tím se snizuje destrukce ozónu.
2)Teplotní a věterné podmínky jsou na Arktidě mnohem proměnlivější (kvůli umístnění kontinentu na severním polokouli) než na Antarktidě v rámci jedné zimy i meziročně. Artické roční minimální teploty vykazují také velké meziroční rozdíly a nízké hodnoty, které jsou nutné pro tvorbu již zmíněných polárních stratosférických oblaků, netrvají dostatečně dlouho.
Oba tyto faktory spolu hrají na tom, že rozsah destrukce ozónu na Arktidě je mnohem menší, jak časovém, tak v prostorovém měřítku a nepozorují se oblasti s výrazným poklesem ozónu po dlouhou dobu, které by se dali označit za "ozónovou díru". Ale znovu, jak bylo psáno na začátku, vše závisí,jak se definuje tento pojem...
Přikládám obrázek ukazující průběh průměrné hodnoty ozónu (mezi 63 a 90tou zeměpisní sirkou) pro Arktidu/Antarktidu. Červená čára označuje průměr za období 1970-1982, černá skutečný pozorvany průměr.
Dotaz: Dobrý den,pokud se potápěč potopí do hloubky třeba 10m pociťuje větší
tlak vody než třeba ve 2 metrech. Velikost tohoto tlaku je způsobená vodou
"nad potápěčem". voda je k zemi přitahována gravitací, ale gravitační
síla slábne s čtvercem vzdálenosti od pomyslného středu země. zajímalo
by mě zda je tlak menší např. v 6000m.n.m. než v 0m.n.m.(potopím-li se do
stejné hloubky vůči hladině, ale v nestejné nadmořské výšce) a pokud
ano zda jde o měřitelné, případně pocititelné hodnoty tlaku (Jakub)
Odpověď: Máte pravdu v tom, že hydrostatický tlak závisí na místním gravitačním zrychlení (p=h·ρ·g) a gravitační zrychlení g zase na vzdálenosti od tělesa, které ono gravitační pole budí (tedy v našem případě od středu Země; g=κ·M/r²). Z výše uvedených vzorců pak lze snadno dopočítat, že pokud zvětšíme vzdálenost od středu Země o 6 km, zmenší se gravitační zrychlení o zhruba 2 promile (0,2 %). Stejně tak se změní i hydrostatický tlak (jde o přímou úměrnost). Změna je tedy měřitelná, z hlediska potápěče ale v podstatě nepocítitelná.
Dotaz: Asi to bude znít hloupě, ale na jednu věc si prostě nedokážu odpovědět.
Když jsme probírali ve škole relativitu času, uváděli jsme si jako
demonstraci "fyzikální vagón" jedoucí konstantní rychlostí. Venku stál
pozorovatel a viděl, že světlo vyslané zprostřed vagónu dorazilo k jedné
stěně dříve, než ke straně druhé, zatímco pozorovatelé ve vlaku tento
jev nezaznamenali. Co mne zajímá, je to, jak by pokus vypadal ve tmě a bez
vyslaného světla. Byl by čas na jedné straně vagónu pořád jiný, než na
straně druhé? Dá se to nějak dokázat? Snad jsem se vyjádřila dosti
srozumitelně. Budu vděčna, pokud mne odkážete na jakoukoli literaturu, či
podáte jakékoli vlastní vysvětlení. (Isiik)
Odpověď: Žádný zvídavý dotaz není hloupý! Ale k věci: světlo a jeho šíření ve výše uvedeném případě není příčinou daného jevu (relativity současnosti a s tím související dilatace času), ale pouze nám umožňuje tento jev "mázorně" ukázat, představit si ho. Bez vyslaného světelného signálu by tedy pokus vypadal tak, že všude bude tma, ale jevy spjaté s teorií relativity budou nastávat.
