Zaujal vás nějaký fyzikální jev? Nevíte si rady s jeho vysvětlením? Neváhejte a napište nám svůj dotaz!
nalezeno 1493 dotazů
690) Perpetuum mobile
27. 01. 2006
Dotaz: Jak je definováno perpetum mobile? (Milan)
Odpověď: Perpetuum mobile prvního druhu (perpetual motion machine of the first kind) je definováno jako zařízení, které by trvale či periodicky konalo práci bez toho, že by mu byla dodávána tomu odpovídající energie zvenčí - představte si tedy třeba automobil, který by jezdil, aniž by spotřebovával polivo. Šlo by zjevně o porušení zákona zachování energie (nebo též první věty termodynamické) a proto nás nepřekvapí, že takové zařízení nemůže existovat.
Perpetuum mobile druhého druhu (perpetual motion machine of the second kind) je zařízení, které bezestráty (bez potřeby dodávat energii zvenčí) přeměňuje tepelnou energii na energii jiného druhu, případně na práci - to si můžeme představit jako ledničku, která elektřinu vůbec nespotřebovává, ale zmrazováním potravin (na teplotu nižší než okolí) ji vyrábí. Ani takovéto zařízení nemůže existovat, porušuje totiž fyzikální zákon zvaný druhá věta termodynamická.
Obvykle se za perpetuum mobile považuje i stroj, který sice nekoná žádnou práci, setrvává však stále v pohybu. Takové zařízení by dle fyzikálních zákonů mohlo fungovat, pokud by neexistovalo žádné tření (resp. disipace).
Lingvistická poznámka: správný tvar je PERPETUUM MOBILE, tedy se 2 písmenky "u" ve slově perpetuum.
Dotaz: Dobrý den, jaká je hmotnost elektronu, jeho rozměry (řádově) a kolik energie je
potřeba k jeho vytvoření? Jde ta energie potřebná pro jeho vytvoření vypočítat
ze vzorce E=m*c2 (to c je na druhou, ale to by vám asi došlo...) nebo mám úplně
mylné představy? Děkuji. (J.Beneš)
Odpověď: Hmotnost elektronu je me=9,11·10-31kg (bavíme se o tzv. klidové hmotnosti, rychle se pohybující elektrony mohou mít hmotnost v souladu s teorií relativity vyšší). Energii potřebnou k vytvoření elektronu pak lze skutečně spočítat dle vzorce E=me·c2 a vyjde nám přibližně 8,1·10-14J. Fyzici zabývající se jadernou a částicovou fyzikou dokonce vyjadřují hmotnosti částic právě prostřednictvím energií, které jsou potřeba pro jejich vytvoření. Z praktických důvodů pak ale nepoužívají jako jednotku J (Joule; je totiž neprakticky velká) ale eV (elektronvolt), běžně tedy řeknou, že hmotnost elektronu je 511 keV (511 kiloelektronvoltů).
S rozměry elektronu je to zapeklitější, neznáme je totiž přesně. Z experimentů ale vyplývá, že rozměry elektronu jsou určitě menší než 10-19m.
Dotaz: Zajímalo by mne, zda mají virtuální částice kvantové fluktuace vakua nulovou
gravitační a setrvačnou hmotnost. pokud ano - jak se procentuelně projevuje na
celkové hmotnosti vesmíru pokud ne, co tlačí Casimirovy desky k sobě? (Pavel Ouběch)
Odpověď: Velmi obecně pro setrvačné a gravitační účinky je podstatná relativistická
hmotnost částice, tj. v podstatě energie. Tedy například foton, který má sice nulovou klidovou hmotnost, ale nenulovou energii a tedy relativistickou hmotnost
"padá" v gravitačním poli. Pokud takový foton vytvoří virtuální elektron-pozitronový pár, pak díky zachování energie gravitační efekty působící na pár budou stejné, jako na původní (a posléze pokračující) foton. Gravitační účinky na jednotlivé členy páru nelze jednoduše předpovědět, neboť přes vnitřní rozdělení energie (a hybnosti) virtuálních částic se integruje, tj. berou se v úvahu všechny možné realizovatelné situace, navíc s tím, že pro virtuální částice nemusí být splněna relace E2+p2=m02. V silném poli může docházet k zajímavým jevům, např. k produkci reálných částic (jak v elektromagnetickém poli, tak pravděpodobně v gravitačním - tzv. Hawkingovo záření z černých děr. Tyto jevy ale je třeba seriózně počítat v rámci kvantové teorie pole.
Kvantové efekty zpestřující život každé částice však přispívají k její
hmotě - k té, kterou měříme v experimentech. Tj. příspěvek virtuálních částic už je započten ve hmotě částic. S Casimirovým efektem tohle ale vůbec nesouvisí: Casimirův efekt je způsoben tím, že
kvantované pole ve vakuu má svou strukturu, není prostě nula
vakuová konfigurace elektromagnetického pole mezi dvěma vodivými deskami je
jiná, než prostě vakuum od nevidím do nevidím. Tento rozdíl vede k přitažlivé síle, aniž by bylo možné jednoduše odhadnout i třeba jen to, zda je přitažlivá nebo odpudivá.
Jasné vysvětlení Casimirova efektu je v mnohých článcích na webu, stačí do hledače napsat "Casimir effect". Za tento efekt neodpovídá hmotnost virtuálních
části mezi deskami ...
Obecná poznámka k tématu: Prakticky jedinou smysluplnou cestou k pochopení
efektu kvantové teorie pole je seriózní studium kvantové teorie pole.
Dotaz: Co je to zemský provazec, kolik měří? (monika)
Odpověď: Zemský provazec je stará délková jednotka. V době Přemysla Otakara II. odpovídal 1 zemský provazec dnešním 25 metrům a 26 centimetrům, v době Karla IV. se pak používal zemský provazec o něco delší - odpovídal dnešním 30 metrům a 88 centimetrům.
Dotaz: Jaká je správná elektrotechnická značka pro rezistor. Obdélníček nebo "zuby
pily". V některých vysokoškolských učebnicích (viz VUT Brno )se používá druhé
značení. Jaké je doporučené značení pro střední školy u nás ? Děkuji za odpověď.
Vlastimil Ježek (Vlastimil Ježek)
Odpověď: Podle českých norem a zvyklostí by se pro rezistor měla používat značka "obdélníček". Značka připomínající zuby pily se pro rezistor používá například v USA.
