MOLEKULOVÁ FYZIKA A TERMODYNAMIKA
Vnitřní energie tělesa a její změna, teplo
Velmi důležitý článek
Embedded Files
1) Zavedení pojmu VNITŘNÍ ENERGIE TĚLESA
1) Zavedení pojmu VNITŘNÍ ENERGIE TĚLESA
Víme:
Každá látka (těleso) se skládá z částic, které se neustále a neuspořádaně pohybují. (viz. kinetická teorie stavby látek)
Každá molekulová soustava (těleso) potom musí mít určitou vnitřní energii, která souvisí s jeho vnitřní částicovou strukturou.
Značka vnitřní energie: U
Značka vnitřní energie: U
Jednotka: J (joule)
Jednotka: J (joule)
Vlastnost: stavová fyzikální veličina
Vlastnost: stavová fyzikální veličina
Do vnitřní energie zahrnujeme různé druhy energie související s částicovou strukturou látky. Proto sem patří například
celková kinetická energie všech neuspořádaně se pohybujících molekul
celková potenciální energie molekul
potenciální a kinetická energie atomů kmitajících uvnitř molekuly
energie elektronového obalu
jaderná energie
2) ZMĚNA vnitřní energie
2) ZMĚNA vnitřní energie
Vnitřní energii tělesa můžeme změnit dvěma způsoby:
1) Konáním práce
1) Konáním práce
2) Tepelnou výměnou
2) Tepelnou výměnou
a) Změna vnitřní energie konáním práce
a) Změna vnitřní energie konáním práce
Příklad 1: tření dvou dlaní po sobě, vnímáme pocit tepla
Vysvětlení:
částice na styčných plochách se více rozkmitají a předají část své energie dalším částicím, tím se zvyšuje teplota obou těles a tím se současně zvyšuje jejich vnitřní energie U
Příklad 2: pohyb tělesa rychlostí v po vodorovné podložce, působením třecí síly Ft se těleso zastaví
Vysvětlení:
Platí: W = Ft . s a zároveň W = Δ Ek a protože se těleso vlivem třecí síly zastavilo musí úbytek Ek = přírůstek U tělesa a podložky
SHRNUTÍ
SHRNUTÍ
Zobecnění ZÁKONA ZACHOVÁNÍ ENERGIE
Zobecnění ZÁKONA ZACHOVÁNÍ ENERGIE
Při dějích probíhajících v izolované soustavě těles zůstává součet kinetické, potenciální a vnitřní energie konstantní.
Při dějích probíhajících v izolované soustavě těles zůstává součet kinetické, potenciální a vnitřní energie konstantní.
E = EK + EP + U = konst.
E = EK + EP + U = konst.
b) Změna vnitřní energie tepelnou výměnou
b) Změna vnitřní energie tepelnou výměnou
Příklad 1: ohřívání pokrmu na sporáku
Příklad 2: tání sněhu v lidské dlani
Vysvětlení obou případů:
Neuspořádaně se pohybující částice teplejšího tělesa narážejí na částice studenějšího tělesa a předávají jim část své energie. Tento proces nazýváme tepelná výměna.
TEPELNÁ VÝMĚNA
TEPELNÁ VÝMĚNA
= děj, při kterém neuspořádaně se pohybující částice teplejšího tělesa narážejí na částice studenějšího tělesa a předávají jim část své energie. V případě, že se tělesa nedotýkají, přenos energie z tělesa teplejšího na studenější se děje prostřednictvím tepelného záření.
= děj, při kterém neuspořádaně se pohybující částice teplejšího tělesa narážejí na částice studenějšího tělesa a předávají jim část své energie. V případě, že se tělesa nedotýkají, přenos energie z tělesa teplejšího na studenější se děje prostřednictvím tepelného záření.
TEPLO (Q)
TEPLO (Q)
je určeno energií, kterou při tepelné výměně předá teplejší těleso studenějšímu.
je určeno energií, kterou při tepelné výměně předá teplejší těleso studenějšímu.
Vlastnosti tepla:
Vlastnosti tepla:
značka: Q
jednotka: J (joule)
je to dějová fyzikální veličina
definiční vztah: Q = c . m . Δ t
c = konstanta (měrná tepelná kapacita tělesa, materiálová konstanta)
Q = c . m . Δ t
Q = c . m . Δ t
Teplo, které přijme chemicky stejnorodé těleso, je přímo úměrné hmotnosti tohoto tělesa a změně teploty.
Teplo, které přijme chemicky stejnorodé těleso, je přímo úměrné hmotnosti tohoto tělesa a změně teploty.
Vlastnosti měrné tepelné kapacity tělesa (c):
Vlastnosti měrné tepelné kapacity tělesa (c):
charakteristická pro danou látku
pro daný teplotní interval je konstantní
jednotka: [c] = J . kg-1 . K-1
c(H20) = 4 180 J.kg-1.K-1 - jedna z největších c, proto se využívá vody jako chladící kapaliny
Ve fyzice zavádíme i tzv. tepelnou kapacitu tělesa (C)
Definice: C = Q / ΔT
Jednotka: J . K-1
Vztah mezi c a C: C = c . m
3) ÚLOHY
3) ÚLOHY
Úloha 1:
Kovová kulička o hmotnosti 0,1 kg spadne volným pádem z výšky 20 m do písku. O jakou hodnotu vzroste vnitřní energie kuličky a písku? (g = 10 m × s–2)
(20 J)
Úloha 2:
Dřevěná kostka o hmotnosti 5 kg je vržena rychlostí 10 m × s–1 po drsné vodorovné podložce a vlivem tření se zastaví. O jakou hodnotu vzroste vnitřní energie kostky a podložky?
(250 J)
Úloha 3:
Míč o hmotnosti 400 g spadl volným pádem z výšky 10 m na vodorovnou podlahu a odrazil se do výšky 6 m. O jakou hodnotu vzrostla při nárazu míče na podlahu vnitřní energie míče a podlahy?
(16 J)
Úloha 4:
Tenisový míček o hmotnosti 58 g narazil vodorovným směrem na svislou stěnu rychlostí 90 km × h–1 a odrazil se rychlostí 60 km × h–1. O jakou hodnotu vzrostla při nárazu vnitřní energie míčku a stěny?
(10 J)
Úloha 5:
Letící brok, Sbírka řešených úloh MFF UK
Úloha 6:
Tření na nakloněné rovině, Sbírka řešených úloh MFF UK
Úloha 7:
Ohřívání hřebíku při zatloukání, Sbírka řešených úloh MFF UK
Page updated
Google Sites
Report abuse