Zaujal vás nějaký fyzikální jev? Nevíte si rady s jeho vysvětlením? Neváhejte a napište nám svůj dotaz!
nalezeno 1493 dotazů
217) Teplota pod povrchem Země
14. 02. 2008
Dotaz: Můžete mi prosím odpovědět jaký je nárůst teploty s hloubkou směrem ke
středu Země? Děkuji (R. Tofel)
Odpověď: V principu je nárůst teploty s hloubkou v Zemi velmi variabilní. Je to z toho důvodu, že přenos tepla k povrchu se děje pomocí konvekce (proudění) a pouze na těch rozhraních, kde nedochází k přenosu tepla vertikálním pohybem hmoty (např. povrch Země, rozhraní jádro-plášť), dominuje kondukce, kde je pak gradient teploty velký - např. u povrchu Země cca 30 K/km, kdežto ve vnitřních partiích pláště je to méně než 0.5 K/km. Ve středu Země je teplota cca 5000 K, takže PRŮMĚRNÝ nárůst teploty s hloubkou je o něco méně než 1 K/km.
Dotaz: Dobrý den, rád bych se Vás zeptal jak je to s hustotou vody (ledu) pod bodem
mrazu. Zda zůstává konstantní i pro teploty blížící se k 0 K nebo se
hustota snižuje. (Trávníček)
Odpověď: Hustota ledu konstantní není, s klesající teplotou mírně roste. V
minulosti už jsme na FyzWebu uveřejňovali tabulku
této závislosti až do 180 °C pod nulou. Hodnoty pro ještě nižší
teploty jsem nenalezl, ale předpokládám, že se led i při dalším
snižování teploty pod -180 °C bude chovat podobně. Nicméně je to
odhad mimo interval, ve kterém bylo experimentováno (tzv. extrapolace),
takže si tím pochopitelně nejsem jistý.
Dotaz: Bylo by možné(nejlépe bez vzorečků) vysvětlit pojem vnitřní energie, entalpie a
volná entalpie tak, aby to pochopil i někdo, kdo se fyzikou příliš nezabývá? A. (Bakalářová Anna)
Odpověď: Velice zjednodušeně (přičemž pod pojmem "soustava" si představujte například
čaj v hrnečku):
Vnitřní energie
Vnitřní energie je energie "ukrytá" ve struktuře hmoty, tj. ta část energie,
která není spojena ani s pohybem soustavy, ani s tím, že na soustavu působí
nějaké pole (gravitační...), ale kterou má soustava sama o sobě. Tato
energie je spojena s pohyby a vzájemným působením jednotlivých částic, ze
kterých je soustava složena. To ale znamená, že ji nemůžeme přímo změřit.
Víme ovšem, že vnitřní energie se může měnit jedině tak, že soustava vydá
nebo přijme teplo (to měřit umíme), případně koná nebo je na ni konána práce
(to taky měřit umíme) - tj. kolik jí ubylo nebo přibylo zjistit umíme, ale
kolik jí v soustavě aktuálně je, to nezjistíme. Důležitou vlastností vnitřní
energie je, že závisí jen a pouze na stavu soustavy, tj. když vytvoříme
stejné podmínky, vždycky jí v soustavě bude stejně, a to bez ohledu na to,
co se s tou stoustavou předtím dělo, jestli jsme ty podmínky vytvořili
postupně nebo naráz, pomaleji nebo rychleji, oklikou nebo přímo... V
termodynamice se tomu říká, že je "stavová". Práce ani teplo stavové nejsou,
když je chceme spočítat, nestačí znát začátek a konec, ale je potřeba znát
podrobně, vteřinu za vteřinou celý proces, během něhož se teplo vyměňovalo
nebo během něhož byla práce konána. Což je hrozná komplikace...
Enthalpie
Za jistých podmínek teplo stavové být může - pokud je vyměněno při ději,
který není doprovázen změnou tlaku - například se odehrává v hrnečku bez
víčka, takže tlak je roven stále tlaku v místnosti. (Další podmínka je, že
se při onom ději nesmí konat neobjemová práce, třeba elektrická. Ale takové
věci se s čajem v hrnečku obvykle nedějí.) Toto vyměněné teplo je pak rovno
změně stavové veličiny zvané enthalpie. Je to užitečná věc zejména pro
chemické reakce (ty se obvykle odehrávají v kádinkách bez víčka), proto se
užívá velmi často v chemii k popisu energetických změn doprovázejících
reakce - spalné teplo, slučovací teplo, reakční teplo, to všechno jsou
enthalpie. A jak bylo řečeno, všechna tato "tepla" jsou stavová, závisejí
pouze na tom, co je na začátku a na konci reakce, takže je stačí pro dané
podmínky jednou změřit a zapsat někam do tabulek. Opět platí, že aktuální
hodnotu enthalpie nemůžeme změřit, pouze změnu, ale to nám bohatě stačí.
Volná enthalpie
Chemici jí asi častěji říkají Gibbsova energie a je to něco jako
"vychytanější" enthalpie. Úžasnou vlastností volné enthalpie je, že její
změny vypovídají něco o tom, jestli jde soustava do stabilnějšího nebo méně
stabilního stavu, což souvisí s tím, jestli do toho stavu jde dobrovolně
(samovolně), anebo ji k tomu musíme nutit, a jak moc (tj. s dodáním nějaké
energie). Také se z jejích změn dá poznat, kdy je na tom soustava nejlépe -
kdy je v rovnováze. A změny volné enthalpie jsou měřitelné (i když trochu
komplikovaněji, než je tomu u enthalpie, přičemž podmínka neměnného tlaku
stále platí) a volná enthalpie je stavová. Co víc si přát. Použití díky
neměnnému tlaku opět v chemii - když hodnota volné enthalpie klesá (tj.
změna je v čase záporná), jde o děj (třeba chemickou reakci) samovolnou a
soustava jde do stabilnějšího stavu, a to tak dlouho, až dojde do rovnováhy,
kde už se volná enthalpie dál nemění a je na minimu - což neznamená, že už
tam žádné děje neprobíhají! Když je změna kladná - hodnoty rostou - je děj
nesamovolný a výsledek bude méně stabilní než začátek. A opět platí, že
aktuální hodnotu volné enthalpie nemůžeme změřit, pouze její změny, ale
bohatě nám to dostačuje.
Dotaz: Jaký je rozdíl vzdálenosti zemské osy od kolmice? Myslím tím odklon osy. (R. Tofel)
Odpověď: Pravděpodobně máte na mysli sklon zemské osy vůči kolmici roviny oběhu Země okolo Slunce (neboli sklon vůči ekliptice), který je zhruba 23,4°.
Dotaz: Je červený posuv přímo úměrný vzdálenosti pozorované galaxie, tedy je při dvakrát vzdálenější galaxii dvakrát větší posuv? (czobor)
Odpověď: Zjednodušeně řečeno ano, přímá úměra pro velkou většinu případů platí. Nedá se ale říct, že neexistují výjimky - například u těch nejbližších galaxií se do rudého/modrého měřeného posuvu významně promítá pohyb galaxie prostorem (například v důsledku gravitačního působení okolních galaxií na sebe navzájem).
