FyzWeb  odpovědna
Novinky Kalendář Články Odpovědna Pokusy a materiály Exkurze Výročí Odkazy Kontakty


Licence Creative Commons (Uveďte autora - Nevyužívejte komerčně - Zachovejte licenci)

Zaujal vás nějaký fyzikální jev? Nevíte si rady s jeho vysvětlením? Neváhejte a napište nám svůj dotaz!


nalezeno 1494 dotazů

298) Výroba cukrových krystalů08.10.2007

Dotaz: Preco z roztoku cukru nemozno v domacich podmienkach ziskat krystaly rovnako ako z roztoku kuchynskej soli? (Jana Adámková)

Odpověď: Z roztoku cukru (jako z každého jiného roztoku) je možné získat krystaly, a to i v domácích podmínkách. Vyráběla se tak oblíbená cukrátka - krystaly cukru na špejli (anglicky "rock candies", český termín neznám). Základní problém ovšem představuje obrovská rozpustnost sacharózy (cukru) ve vodě:

teplotarozpustnost (na 100 ml vody)
0°C35,7 g soli182 g cukru
20°C35,9 g soli202 g cukru
100°C39,2 g soli476 g cukru

(údaje převzaty z Wikipedie, která je převzdala od Mezinárodní unie čisté a užité chemie IUPAC)


Důsledky pro praxi: pokud rozpustíme ve vroucí vodě tolik soli, kolik jen jde (tj. 39,2 g na 100 ml, tzv. nasycený roztok), ochlazením v mrazáku se vyloučí asi jen desetina (3,5 g na 100 ml). Můžeme ovšem nechat roztok místo ochlazování odpařovat a tím samozřejmě získáme nakonec všechnu sůl. Koho by ovšem napadlo, že nasycený roztok cukru ve vroucí vodě vytvoříme tak, že na 1/2 hrnku vody nasypeme skoro 1/2 kg cukru?! Budeme-li z neznalosti postupovat odhadem, tj. přidáme asi takové množství jako v případě soli (několik lžic), i při zchlazení na bod mrazu či odpaření velké části vody bude v roztoku stále ještě příliš malá koncentrace cukru na to, aby se začaly vylučovat krystaly - při pokojové teplotě musí koncentrace překročit 202 g cukru na 100 ml vody, aby začal krystalizovat. Pro optimální výsledek by tedy bylo třeba ve vroucí vodě rozpustit opravdu ono neuvěřitelné množství cukru, při ochlazení na pokojovou teplotu se pak více jak polovina množství vyloučí ve formě krystalů (například na zmíněných špejlích, chceme-li vyrábět cukrátka), případně můžeme nechat roztok volně odpařovat za pokojové teploty a získat ještě větší část rozpuštěného cukru ve formě krystalů.

Druhou věcí je výsledná podoba krystalů. Zde se uplatňuje vliv uspořádání "experimentu" - koncentrace roztoku, rychlost odpařování nebo snižování teploty, čistota roztoku, přítomnost krystalizačních jader - jakýchsi zárodků pro vznik krystalů a podobně. Ve výsledku se může stát, že právě vlivem uspořádání získáme místo pěkných oddělených krystalů nevzhlednou krustu poslepovanou z malých jehliček.

(Hanka Böhmová)   >>>  

299) Vlivu nízkých frekvencí na lidskou psychiku08.10.2007

Dotaz: Dobrý den, před třemi lety jsem na některém z webů našel informace o vlivu hudebních frekvencí na lidskou psychiku. Nyní sám fyziku učím, ale bohužel webové stránky, kde bylo možné tyto informace získat, již neexistují. Jako příklad bych mohl uvést frekvence 16-18 Hz, které jsou obsaženy v hudbě J. S. Bacha, zpěvačky Enya nebo některých vánočních koled, což samozřejmě využívají obchodníci v předvánočních nákupech. Věděl byste prosím o příslušné literatuře nebo odkazu na www stránky? Nebo výzkum, který se tím zabýval. (Jan Gabriel)

Odpověď: Bohužel, nesleduji právě tuto problematiky, takže Vám neporadím konkrétní webové stránky. Osobně jsem krajně skeptický, podezírám to z nepřiměřeného "fyzikálního" zjednodušování fyziologické a hlavně kulturně-společenské reality. Proč?
  1. Je málo běžných zařízení, které do Vašeho ucha opravdu dopraví 16-18 Hz, a to dokonce i třebaže to deklarují. Běžné konzumní přístroje končí někde 40-50 Hz.

  2. Že by se v Bachově hudbě vyskytovaly c, cis, d ze subkontraoktávy? Naše současná klaviatura na klavíru začíná až subkontra "a" s frekvencí 27,5 Hz. A to, že tu klávesu po úderu slyšíme, je samozřejmě hlavně zásluhou vyšších harmonických, sinusovky této frekvence bychom si asi moc nevšimli.

  3. Ve výzkumu bych to hledal mnohem spíše v nějaké té psychologii. Zrak (upřený hlavně jedním směrem, na žlutou skvrnu) nám sloužil k nalezení potravy, sluch (ze všech směrů) hlavně k tomu, abychom se nestali potravou sami. (Proto dosud pociťujeme i v autě za více agresivní, když na nás někdo troubí, než když na nás bliká). Zvuk je tedy pro naši mentalitu primárně varováním, a tady ovšem závisí na (kulturní) historii. Typické skřípění brzd je pro našince varováním první třídy, které nás vyděsí a přiměje k okamžité reakci, zatímco na člověka nikoli městského nejspíš nezapůsobí. Také jsem slyšel o tom, jak kytičky zalévané Mozartem rostou lépe a radostněji, ale pokud byste to hledal ve frekvencích, tak by bylo podstatnější, které nástroje to hrajou (rozsah nástroje je dán jeho konstrukcí), zatímco kompoziční struktura, která odlišuje Mozarta od jeho vrstevníků skládajících pro tytéž nástroje, není určitě záležitostí fyzikální, ale hudebně-kulturní.

(Jan Obdržálek)   >>>  

300) Teplota pod povrchem Země08.10.2007

Dotaz: Dobrý den, rád bych se zeptal o kolik se zvyšuje teplota s přibližováním se k zemskému jádru. Děkuji za odpověď (Petr)

Odpověď: V různých oblastech zemského nitra roste teplota s hloubkou různé. Nejvíce u zemského povrchu, kde na kontinentech jsou typické hodnoty 20 až 30 K/km, v mladých oceánských partiích to však je podstatně více.

U dna litosféry, tj. v hloubce cca 100 km je však teplota cca 1200-1300 K, což je méně než odpovídá pouhému přenásobení povrchové hodnoty teplotního růstu tloušťkou litosféry.

V zemském plášti pod litosférou roste teplota s hloubkou patrně velmi pomalu, neboť efektivním mechanismem přenosu tepla tam není vedení ale advekce (tj. přenos tepla prouděním hmoty), takže ve spodním plášti je teplota odhadována na cca 2400 K.

Poblíž rozhraní s jádrem roste patrně teplota opět rychleji a na rozhraní jádro-plášť v hloubce 2890 km může dosahovat hodnoty cca 3600 K.

V zemském jádře pak roste opět pomalu, takže ve středu Země je teplota odhadována na cca 5000 K.

(Ctirad Matyska)   >>>  

301) 3 lopatky větrných elektráren03.10.2007

Dotaz: Dobrý den. Dalo by se prosím jednoduše vysvětlit, proč mají větrníky větrné elektrárny právě 3 lopatky? Proč je takový větrník efektivnější než např. šestilopatkový? (Větrné mlýny měly 4 nebo 6). Děkuji. František (František K.)

Odpověď: Třílopatková konstrukce je optimum pro konstrukci větrných elektráren. Patří mezi tzv. rychloběžné stroje (dáno obvodovou rychlostí špiček vrtule). Při větším počtu lopatek by hmotnost strojovny s lopatkami vícelisté vrtule byla příliš veliká. Dále tlak větru působící na listy např. šestilistého rotoru by byl tak velký, že by bylo nutné velmi silně dimenzovat ocelový trubkový stožár větrné elektrárny. To by vedlo k velké hmotnosti strojovny, požadavkům na jeřáb atd. Zvýšená hmotnost by se odrazila i v ceně větrné elektrárny (více materiálu x kilogramová cena materiálu). Z tohoto důvodu se vícelisté rotory používají pouze u malých větrných elektráren řádově do jednotek kilowatt. Vícelopatkové konstrukce (s počtem lopatek roste moment vrtule) se používaly zejména u vodních čerpadel (známé např. u farem z amerických kovbojek). U nás konstrukci vícelistého rotoru historicky používala firma Kunz v Hranicích na Moravě za první republiky právě pro čerpání vody. Je nutné zdůraznit, že lopatky takového větrného kola nemají aerodynamický tvar (v smyslu vztlaku působícího na křídle).



Používání třílistého rotoru u současných větrných elektráren je tedy konstrukční optimum. Při vícelopatkovém stroji roste navíc odpor lopatek, které se brodí ve vzduchu. Každý list má určitý aerodynamický odpor a s jejich počtem pak klesá účinnost větrného rotoru jako celku. Podle tzv. Betzova limitu je teoretická účinnost větrného rotoru necelých 60%. Praktická účinnost současných třílistých rotorů se pohybuje kolem 48%.

(Ing. Vladimír Česenek, ČEZ Obnovitelné zdroje s.r.o.)   >>>  

302) Rozpustnost CO2 ve vodě03.10.2007

Dotaz: Dobrý den. Chtěl bych Vás poprosit o vzorec pro závislost rozpustnosti plynu v kapalině na vnějším tlaku. Konkrétně mi jde o rozpustnost CO2 ve vodě. Teplotní závislost znám, ale tlakovou nemohu najít. Děkuji a přeji pěkný den. (Standa Jakoubek)

Odpověď: O rozpustnosti CO2 ve vodě v závislosti na teplotě a tlaku si lze udělat představu dle této tabulky:



(Pavel Böhm)   >>>