Zaujal vás nějaký fyzikální jev? Nevíte si rady s jeho vysvětlením? Neváhejte a napište nám svůj dotaz!
nalezeno 9 dotazů obsahujících »studenější«
5) Jak funguje termoska?
23. 02. 2004
Dotaz: Chtěla bych se zeptat, proč vydrží zmrzlina v termosce studená a čaj teplý? (petra)
Odpověď: Termoska je nádoba s dvojitými skleněnými stěnami, mezi kterými je
vyčerpán vzduch a stěny jsou zevnitř stříbrně pokoveny. Teplo se tedy
přes stěny špatně šíří, tepelnému záření brání kovový povlak, který
ho odráží, vedení a proudění je potlačeno tím, že mezi stěnami je
skoro vakuum. Teplo z čaje proto nemůže snadno unikat ven do
chladnějšího prostředí a obráceně teplo z venku se špatně dostává
dovnitř ke studenější zmrzlině.
Dotaz: Proč dojde k prasknutí láhve,zmrzne-li v ní voda? (Petr)
Odpověď: Milý Petře, Váš dotaz souvisí s roztažností látek. Určitě víte, že všechny látky jsou složeny z atomů. Když látku zahřejete, začnou atomy kmitat rychleji, jejich kmity "zabírají" více prostoru a atomy se tak od sebe vzdalují. Všechny látky se při zahřátí roztahují. Ale různé látky různě. Při ochlazení se potom naopak smršťují. Ale voda se chová jinak!!! Váš příklad to dokazuje. Led má větší objem než voda, ze které vznikl (má tedy o trochu nižší hustotu). Voda se při zahřátí z 0°C chová neobvykle. Při vzrůstu teploty z 0°C na 4°C se totiž smršťuje. Od 4°C se dále roztahuje jako všechny ostatní kapaliny. Při teplotě 4°C zabírá voda nejmenší objem, má tedy největší hustotu a je-li obklopena teplejší nebo studenější vodou, bude klesat ke dnu. Proto v zimě voda v rybnících a řekách zamrzá na povrchu, ale u dna se stále udržuje voda o teplotě asi 4°C, v níž přezimují ryby a jiní vodní živočichové. Podívejte se na web a zkuste tam najít zajímavé články o vodě.
Dotaz: Slyšel jsem někdy někde o zařízení, které svým prostorovým uspořádáním způsobuje rozdělení vzduchu, který je skrz toto zařízení hnán, na chladnější a teplejší část. Domnívám se, že nějakým způsobem třídí molekuly podle rychlosti, přesně však jeho princip neznám. Nepodařilo se mi zatím zjistit další údaje, ačkoli má být takové zařízení v omezené míře používáno v průmyslu. Nevíte o co by se mohlo jednat? (Radek Haleš)
Odpověď: To, co popisujete, by odporovalo 2. zákonu termodynamiky.
(Například by šlo na výstup napojit tepelný stroj mezi
teplejším a studenějším vzduchem.) Něco takového by dělal
"Maxwellův démon", který by otvíral a zavíral
dvířka molekulám podle toho, zda jsou dost rychlé.
Podrobnější rozbor a výpočet ukazuje, že k pozorování
molekul by tento démon potřeboval dodatečné zdroje energie i
entropie. Použití v průmyslu patří zřejmě k novinářským
kachnám. Informace z WM magazinu prostě nemůžete brát
vážně.
Ohlas
čtenářů: (od Rudolfa Mentzla mentzlovi@quick.cz): Četl jsem vaši reakci "Maxwellův
démon" na dotaz Radka Haleše. Myslím, že došlo k
nedorozumění. Pan Haleš měl asi na mysli tzv. vírovou
trubici (někdy se jí také říká trubice bláznů). Kde se
používá v průmyslu bohužel nevím, ale údajně ji
používají hasiči ke chlazení svých obleků. Druhou větu
termodynamickou neporušuje, jde to celé na účet kinetické
energie plynu, která se trubicí žene.O trubici se lze dočíst
v knize Pavel Kessner, Zdeněk Tůma: Zajímavé otázky z
Fyziky. Vysvětlení, které je zde podáno je ale hodně
populární, takže by mne také zajímalo, jak to doopravdy
funguje.
Dotaz: Poraďte mi, prosím, jak vysvětlit žákům osmé třídy skutečnost, že ve vyšších vrstvách atmosféry je teplota pod bodem mrazu, přestože teplý vzduch stoupá vzhůru. A je-li to pro děti alespoň trohu pochopitelné, poraďte, jak vysvětlit rozložení teploty atmosféry v závislosti na výšce. (Tomáš Špaček)
Odpověď: Milý kolego, doporučoval bych žákům připomenout, že v
atmosféře se směrem vzhůru zmenšuje tlak a hustota, díky
tomu balón naplněný vodíkem nebo héliem, které mají při
stejné teplotě menší hustotu než vzduch, může stoupat.
Místo hélia nebo vodíku ale stačí balón naplnit teplým
vzduchem, který má také menší hustotu než okolní
studenější vzduch a balón opět může vzlétnout. Jestliže
však tenhle teplý vzduch (v balónu nebo bez něj) stoupá do
oblasti nižšího tlaku, pak se rozpíná, tím pracuje a pokud
mu nepřivádíme teplo (např. tím, že bychom vzduch v balónu
ohřívali hořáky, jak se to normálně dělá), chladne
(pracuje na úkor své vnitřní energie). Tak sice teplý vzduch
stoupá vzhůru, ale přitom chladne. Nejnižší vrstva
atmosféry se ohřívá především od zemského povrchu
ohřívaného slunečním zářením, je většinou
promíchávána, taky v ní koluje vlhkost, co dělá mraky a
prší. Proto je skutečná závislot teploty na výšce trochu
složitější, než by odpovídalo zmíněnému chladnutí
bubliny vzduchu při výstupu. Podívejte se se žáky na
aktuální data na stránce http://www.chmi.cz/meteo/oap/graf_ptu.html
Další zajímavé jevy nastanou ve stratosféře (nad
tropopausou, která je na dnešním výstupu asi ve 13,5 km a kde
je teplota minimální) - tam je podstatná absorbce
krátkovlnného záření (UV) ozónem, což nakonec způsobí
ohřev, takže teplota do výšky kolem 50 km zase roste. Výše
už teplota opět klesá, atmosféra je ale už tak řídká, že
teplota spíš říká, jaká je střední rychlost molekul
vzduchu než jakou teplotu bychom cítili, kdybychom tam na
chvíli vylezli z rakety... Graf závislosti teploty na výšce
Dotaz: "Kývající se čáp." Čáp je skleněná figurka naplněná zčásti éterem a zčásti vzduchem (snad, nebo se jedná o vakuum). Je hermeticky uzavřená. Figurka čápa má přibližně uprostřed horizontálně umístěnou skleněnou tyčinku - osu otáčení. Čáp stojí na stojánku tak, že baňka s kapalinou je nejníže a hlava se zobákem nejvýše. Stojánek umožňuje figurce kývavý pohyb dopředu a dozadu. Středem figurky prochází vertikálně trubička, kterou se, v důsledku kapilárních jevů (snad), éter pomalu dostává vzhůru. Přesáhne-li kapalina v trubičce úroveň osy otáčení, čáp se převáží a zobákem zamíří k zemi. Ve vodorovné pozici se na místě, kde by se čáp dotkl zobákem podložky se nachází sklenička s vodou do níž se zobák trochu ponoří. V tomto momentě se éter v trubičce přeleje zpět do baňky a čáp se vrací do rovnovážné polohy. Pokud čápa neznáte, těžko si jej asi z mého krátkého popisu představíte. Možná bude lepší zeptat se někoho, kdo jej zná a kdo vám ho popíše, popř. nakreslí. Zajímá mě jak se do tohoto systému dostává energie a zda by "čápa" nešlo využít k získávání energie. (Jan Bošota)
Odpověď: Čáp je skoro dokonale vyvážená houpačka se zadkem jen
nepatrně těžším. V zadku je trochu kapalného éteru. V
místnosti se teplým vzduchem pták ohřeje, éter se trochu
vypaří a těžší hlava klesne do nádobky s vodou. Kdyby voda
měa stejnou teplotu jako vzduch v místnosti, tak je konec
představení a ptáček takhle zůstane pít. Když je ale voda
studenější nežvzduch, éter zkapalní a těžší zadek zase
zvedne hlavu ptáka z napajedla. Jde vlastně o tepelný stroj,
vzduch v místnosti je ohřívač, voda v napajedle chladič.
