Zaujal vás nějaký fyzikální jev? Nevíte si rady s jeho vysvětlením? Neváhejte a napište nám svůj dotaz!
nalezeno 16 dotazů obsahujících »kinetické«
9) Maximální možná teplota
21. 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.
Dotaz: Setkal jsem se s tímto příkladem: Od auta jedoucího určitou rychlostí se oddělí
jedno z jeho kol. Otázka zní jak daleko kolo dojede, pokud proti němu působí
konstantní síla. Bude se do dráhy započítávat i moment setrvačnosti kola? (Ondřej Kudláček)
Odpověď: Co se má zanedbávat a co započítávat, je otázka pro autora úlohy.
Samotný předpoklad konstantní brzdící síly je velmi divoký, protože
největší roli hraje odpor vzduchu a ten se mění s druhou mocninou
rychlosti, brzdící síla se tedy při kutálení kola významně zmenšuje.
Pokud budeme počítat s konstantní brzdící silou, stačí vyjít z toho, že
změna kinetické translační a rotační energie kola z počáteční
hodnoty na nulu {1/2 m*v2+1/2J*(v/R)2} se rovná
absolutní hodnotě práce brzdící síly {F*s}. Z této rovnice vydělením
F získáte s.
J je moment setrvačnosti kola, R jeho poloměr měřený až k povrchu, v
rychlost při oddělení kola od auta, F brzdící síla, s dojezd, m
hmotnost kola.
Dotaz: Řeším takovouto úlohu:
"Jakou vzdálenost by urazil rychlík bržděný pouze třením,
má-li rychlost 120 km/h, je-li koeficient tření mezi koly a
kolejnicí 0,005 ?"
Jako laikovi mi není jasný, proč v daném případě není udána
hmotnost soupravy? Copak to je jedno jestli jedou dva vagonky nebo
25 vagonů s uhlím? (Lukáš)
Odpověď: Milý Lukáši, třecí síla se vypočítá podle vzorce Ft = f.m.g, kde f je koeficient tření, m je hmotnost vlaku a g je tíhové zrychlení,
tato síla musí vykonat práci rovnou kinetické energii vlaku Ek = 1/2 m.v2
. Tedy s.f.m.g = 1/2 m.v2 a odtud po úpravě dostanete vztah pro brzdnou dráhu:
s = 1/2 v2/(f.g), m "vypadne"!!!, po dosazení numerických hodnot dostanete výsledek přibližně 11 111 m.
Dotaz: 1) Existují spreje, které zabrání kondenzaci vody např.
na zrcadle v koupelně, jak to z fyzikálního hlediska ten
sprej dělá ?
2) Obdobné téma - antistatický sprej , jak funguje ten ?
3) Kde najdu (podrobnější) princip fungování tzv.
"trubice bláznů" (maxvellův démon).
(Martin Vích)
Odpověď: 1. Na studeném skle kondenzuje voda z teplého vlhkého vzduchu
tak jako tak, je ovšem rozdíl, zda kondenzuje v kapičkách
(když voda podložku nesmáčí) anebo v tenké víceméně
souvislé vrstvě (když sklo smáčí). Sprej tedy vytvoří na
skle tenkou vrstvu, která je smáčivá (voda na rozhraní
voda-vzduch přichází ke skleněné desce pod ostrým úhlem) a
tím se vznikající kapičky ihned roztékají.
2. Antistatický sprej - vytvoří vrstvu elektricky dostatečně
vodivou (a nevysychající tak rychle, jako by vyschla samotná
voda).
3. "Trubici bláznů" neznám. Maxwellova démona ano:
ten by zlovolně narušoval rovnováhu systému přepaženého
vrátky tím, že by otevíral vrátka pomalým molekulám a
zavíral rychlým, čímž by v této části rostla teplota a ve
druhé klesala. Fyzikálně vzato by tu klesala entropie.
Jenomže na to, aby M.d. viděl částici, musí v systému být
světlo, a to nikoli izotropní (jinak by neviděl nic). Když se
pak počítá změna entropie, tak se vždycky ukáže, že v
nějakých těchhle průvodních jevech naopak entropie roste,
takže nakonec 2. zákon termodynamiky narušen není. Příklad:
Kdybych tam dal otáčecí vrátka s "řehtačkou",
která zabraňuje otáčení "proti srsti", pak musí
řehtačka mít něco, co západku po dopadu utlumí (kdyby se
odrazila a letěla zpátky, tak by v maximální poloze zase
nebránila opačnému pohybu). Toto utlumení znamená prakticky
přeměnu práce (kinetické energie západky) na její
zahřátí - a západka bude mít tedy teplotu vyšší než
okolí. Na mikroskopické úrovni by prostě takováto západka
kmitala stejně, jako kmitá libovolná molekula pevné látky,
jako Brownův pohyb, a její "usměrňující účinek"
by tím byl - na mikroskopické úrovni - paralyzován.
Dotaz: 1.Jaký máte názor a fungování MEGu 2. jaký máte názor na testatiku + princip (Marek)
Odpověď: Někteří všímaví čtenáři, kteří si přečtou popis MEG, nebo jiných
převratných zařízení, napr. přístrojů na magnetokinetické vysušování
zdiva, viz. http://www.aquapol.cz/aquapol/aquapol.htm, získají pocit, že je
na tom cosi divného. Vždyť to buď narušuje zákon zachování energie nebo se
mluví o vysílání velmi slabého, pravotočivého polarizovaného pole, podobného
elektromagnetickému (jakého tedy???). Jenomže to, že někdo nebo něco
narušuje zákony, se v našem světě stalo běžné. To že něco nesouhlasí s
moudrem nebo skoromoudrem, které jsme slyšeli ve škole, je také běžné.
Ve fyzice a přírodních vědách je situace trochu zvláštní v tom, že ony
"fyzikální zákony" nepřijal žádný fyzikální parlament, ale že jsou
koncentrovaným vyjádřením dosavadní zkušenosti lidstva, jak probíhají
přírodní děje. Tak zákon zachování energie neříká nic jiného, než že ve
všech procesech, které kdy lidstvo pozorovalo a studovalo, se energie
zachovávala, a že situace, kdy se energie jakoby nezachovávala, se
podařilo dříve nebo později vysvětlit.
Když někdo nerespektuje přírodní zákony, ohrožuje jenom sebe a zdar
svého konání, někdy i lidi okolo. Jak to dopadne, když budu prodávat s
perfektní reklamou magickou krabičku, která má odstínit gravitaci? Asi mi
v tom nikdo nezabrání, asi snadno získám atest, že má krabička je dokonale
neškodná (vzdyť bude úplně prázdná, akorát dovnitř natisknu magické
obrazce nebo tam smotám kus drátu). Když mi ale někdo uvěří a s krabičkou
v ruce vykročí z okna paneláku ve vyšším podlaží, poletí zcela jistě dolů.
Kdo za to může? Kdo ho měl uchránit před podmanivou reklamou?
Samozřejmě se objevují stále nové jevy a tak vědci nemohou zpravidla
apriori o nějakém jevu říci hned, že to úplná pitomost nebo podvod.
Věrohodné prokázání nebo zavržení některých jevů může být obtížné a trvat
velmi dlouho (Klasickým příkladem je hypotéza o obtížně zachytitelné
částici, která řeší "nezachování energie" v beta-rozpadu. Tato částice -
neutrino - byla objevena za 25 let poté, co si ji Pauli "vymyslel").
Právě v takových situacích velmi pomáhá pevná zkušenost, že nesplnění
fyzikálních zákonů je přinejmenším krajně málo pravděpodobné. To by si
měli občané v našem kulturním prostředí odnést ze školy, aby pak někomu
neplatili za iluze nebo nehynuli kvůli své neinformovanosti (nebo
blbosti?).
"Informace" o
MEGu najdete na stránkách: http://www.revprirody.cz/data/0402/meg.htm,http://jnaudin.free.fr/html/megv21.htm,...
Podrobnosti o testatice se doctete na stránce: