FyzWeb  odpovědna

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

nalezeno 15 dotazů obsahujících »kinetická«
8) Maximální možná teplota21. 01. 2004

Dotaz: Dobrý den! Moc by mě zajímala následující otázka, tedy spíše odpověď na ni. Termodynamická teplota je definována jako rychlost pohybu částic, absolutní nula je když pohyb částic ustane. Lze si však alespoň teoreticky představit maximální teplotu, tedy situaci kdy se i nejtěžsí částice (neutrony?) pohybují rychlostí světla a další zrychlování (ohřev) není možné? (Petr Lánský)

Odpověď: Ano i ne. Ale trošku to upřesníme. Termodynamickou teplotu lze (také) definovat jako střední hodnotu kinetické energie částic. Ta ale roste teoreticky neomezeně, protože i když rychlost částice má svůj strop, kinetická energie pro vysoké rychlosti není 1/2 mv2, ale
celková energie - klidová energie, tedy mc2 - m0 c2, kde m = m0 (1-beta)(-1/2)
(Zkuste si to rozvinout binomickou větou, a první člen je právě klasický výraz 1/2 mv2.)
Pak ovšem roste teoreticky neomezeně i možná teplota. Samozřejmě se teď nestaráme o to, jak bychom něco na extrémní teplotu zahřáli nebo souvislostmi s "celkovou energií vesmíru" apod. Ale abych Vás potěšil: pojem teploty lze zavést i pro jiné systémy, kde energie má svou největší i nejmenší mez: třeba magnetické systémy - stojící částice s magnetickým momentem ve vnějším magnetickém poli. Nejmenší energie je tehdy, když všechny částice stojí ve směru pole, největší tehdy, když všechny jsou proti směru pole. Teplotu (tedy veličinu, kterou musí mít dva systémy stejnou, aby byly navzájem v rovnováze) můžeme definovat přes souvislost pravděpodobnosti celého systému (entropie) s energií. Ukazuje se pak, že při nejmenší energii je teplota nulová. Stavu, kdy je průměrně stejně počet částic po i proti směru pole, přísluší nekonečná teplota. (A už ji máte!). Stavy, kde jsou částice převážně orientovány proti poli, odpovídají záporné teplotě - která je tedy vyšščí, než libovolná kladná. Nejvyšší teplota vůbec pak odpovídá maximální energii, a je to "záporná nula". Pořadí teplot tedy je 0, 1, 2,...,10 ..., 1000, ..., nekonečno, ... -1000, ... -10, ... -0 Toto má uplatnění při studiu systémů spinů.
(J. Obdržálek)   >>>  
9) 2. kosmická rychlost24. 02. 2003

Dotaz: Mám dva dotazy. 1/ Chtěl bych vědět, jak se odvodí 2. kosmická rychlost. U 1. je to jasné, ale ta 2. mi stále vrtá hlavou. 2/ Na konzultaci pro FO kat. B v Olomouci byl zadán příklad: Kometa se pohybuje kolem Slunce a má v určitém okamžiku rychlost 565,8 km/s vzhledem ke vztažné soustavě spojené se středem Slunce. Polohový vektor má v tomto okamžiku velikost 0,005543 AU. Určete, zda jde o kometu perodickou, či nikoli. Řešení spočívalo ve výpočtu celkové mechanické energie. Pro celkovou E menší než nula se jedná o kometu perodickou. A já bych chtěl vědět, zda je možné tento příklad řešit tak, že si spočítáme jen 2. kosmickou rychlost pro daný polohový vektor a porovnám s udávanou rychlostí. Když jsem to zkoušel spočítat, tak mi to vyšlo. (Lubomír Šerý)

Odpověď: Ad 1. kinetická energie družice u povrchu Země = absolutní hodnota potenciální gravitační energie na povrchu Země
E potenciální = - kapa . mZemě . mdružice/RZemě (v nekonečnu je potenciální energie družice nulová a tedy kinetická energie musí tu zápornou potenciální znulovat.
Ad 2. sečtu: kinetická energie komety + potenciální energie v poli Slunce = x
výjde-li záporné číslo je kometa periodická, pro nulu a kladný výsledek od Slunce uteče.
E potenciální v poli Slunce = - kapa . M Slunce . mkomety / rkomety
Té hmotnosti komety se neboj, zkrátí se v rovnici.
(M.Rojko)   >>>  
10) Kin.energie pístu ve vzduchovce09. 01. 2003

Dotaz: Zajímalo by mě, jakým způsobem se dá vypočítat kinetická energie pístu ve vzduchovce, pokud známe napínací sílu pružiny. Dále předpokládejme, že vše je dokonale vzduchově utěsněno. Předá píst tu samou kinetickou energii okolnímu vzduchu ve válci, kdy jeho stlačením dojde k předání energie diabolce, která je následně vystřelena? (Štěpán)

Odpověď: Milý kolego, domnívám se, že vzduchovka pracuje tak, že nejprve se "natáhne", tj. v nějakém prostoru vytvoří přetlak, který se spouští uvolní a žene potom brok před sebou. Děj je pak možno pokládat za adiabatickou expanzi plynu (viz. úloha 15, kap.2: Fahnrich, Havránek, Slavínska: Příklady z mechaniky). 
(Doc. RNDr. Antonín Havránek, CSc.)   >>>  
11) ZZ hybnosti a energie07. 10. 2002

Dotaz: Začal jsem se potýkat s takovou primitivní záležitostí, jako je zákon zachování hybnosti a energie. Konkrétně u rakety! Podle zákona zachování hybnosti se její rychlost rovná v(rakety)=v(zplodin)*m(zplodin)/m(rakety) . To je samozřejmé. Ale vezmeme-li rychlost rakety ze ZZ energie (kinetické), tam vyjde, že v(rakety)=v(zplodin)*sqrt(m(zplodin)/m(rakety)) ! To je dost podstatný rozdíl. My jsme ve škole vždy počítali příklady s tím, že lze počítat rychlost či jinou veličinu podle obou ZZ (příklady týkající se rázů), ale většinou jsme používali oba! Proč se v tomto případě výsledky liší? (Dave)

Odpověď: Zákon zachování hybnosti pri prvním vyplivnutí zplodin bude správne: v(rakety)=m(zplodin).v(zplodin)/[m(rakety)-m(zplodin)] zákon zachování hynosti vyžaduje jen nevmešování vnejších sil a platí i pri vkladu energie zevnitr. Zákon zachování energie ale v tomto prípade zní úplne jinak: Energie získaná spálením paliva = kinetická energie rakety + potenciální energie rakety (obojí bez vyplivnuté porce paliva) + totéž pro plivanec paliva. Mechanická energie se nezachovává. Vaše druhá rovnice je zcela nesprávná, o energii se obe telesa bratrsky nepodelí.
(M.Rojko)   >>>  
12) Rentgenové záření05. 08. 2002

Dotaz: Prosím Vás, je pravda, že za působení většího napětí na elektronovou trysku z televize nevyletují elektrony, ale rentgenové záření? Jak velké by muselo být napětí? (Dave)

Odpověď: Milý kolego, v běžných rentgenech vzniká rentgenové záření tím, že intenzivní paprsek urychlených elektronů dopadá na materiál (např. tepelně odolný kov s vysokým Z), brzdí se v něm a tím budí brzdné rentgenové záření (rentgenové záření odnáší jen část absorbované energie, proto musí materiál něco vydržet a ještě být chlazen). Vyrábí se na to speciální součástka, "rentgenka". Spektrum rentgenového záření závisí na energii dopadajících elektronů - elektrony letící obrazovkou s energií lehce nad 10 keV, které se zabrzdí v luminescenční vrstvě a případně skle, budí také rentgenové záření, ale tak měkké, že tloušťka např. hliníku potřebná na jeho zeslabení na polovinu ("polotloušťka") je něco kolem desetiny milimetru (takže tlusté sklo obrazovky ho prakticky pohltí), pro praktické účely, např. rentgenování zlomených kostí, je potřeba mít urychlovací napětí desítek kV, např. pro 100 keV je už buzené rentgenové záření tak pronikavé, že odpovídající polotloušťka hliníku je 1,6 cm.

Je to takto:
1) Napětí mezi rozežhavenou katodou obrazovky a okolím vytváří elektrické pole v okolí katody. Je-li toto pole dostatečně silné, vytrhne z ní elektron; část energie (tzv. výstupní práce) se přitom použila na "vytržení" elektronu z materiálu katody, zbytek si nese elektron s sebou jako kinetickou energii. V oblasti energií v televizoru nám stačí počítat nerelativisticky, tedy kinetická energie je rovna Ek = 1/2 m v2. Nic jiného z katody nevylétává.
2) Elektron je dále urychlován a usměrňován elektrickým i magnetickým polem v obrazovce, až dopadne na příslušné místo stínítka. Během svého letu neztrácí energii žádným vyzařováním. (To by přicházelo v úvahu až v mnohem mohutnějších zařízeních typu synchrocyklotronu s mnohem většími energiemi.)
3) Dopadem na příslušné místo stínítka se elektron zabrzdí. Část jeho energie se spotřebuje mechanismem, který vede k tomu, že stínítko na tom místě zasvítí, zbytek energie se promění dílem na zahřátí a deformaci prostředí, kam elektron dopadl, dílem na elektromagnetické záření, tzv. brzdné záření. To má dvě výrazně rozlišné části - spojité spektrum vznikající principiálně vždy, když se elektricky nabitá částice urychluje (anebo brzdí, to je prostě urychlování se záporným znaménkem), a čárové spektrum, určené materiálem, v němž se elektron brzdí. Část brzdného záření padne i do rentgenových oblastí elektromagnetických vln ("měkké rentgenovo záření"), ovšem je poměrně slabá. Urychlující napětí obrazovky je deset až pětadvacet tisíc voltů, což není zas pro tento účel tak moc, záření se na své další cestě pohlcuje a samozřejmě na rozdíl od rentgenky je obrazovka koncipována tak, aby rentgenova záření k divákovi došlo co nejméně.

(J.Dolejší,J.Obdržálek)   >>>  
<<< novější starší >>>