Fyzika 007 - Přenos vnitřní energie

Fyzika 007

MOLEKULOVÁ FYZIKA A TERMODYNAMIKA

Přenos vnitřní energie

Přenos vnitřní energie z míst s vyšší teplotou do míst s nižší teplotou se může realizovat

vedením, zářením a prouděním.

A) Přenos vnitřní energie vedením

Pokus:

zahřívání jednoho konce vodivé tyče plamenem → zvýšení teploty tyče i na opačném konci
smotaný vodič do spirály dáme do plamene → změna barvy plamene (plamen sníží svoji teplotu)
- video experimentu na KDT MFF UK v Praze

Vysvětlení:

pro izolanty - uvnitř zahřívaného tělesa probíhá tepelná výměna vedením (částice zahřívané části tělesa se více rozkmitají a předají sousedním částicím ležícím v chladnějších částech tělesa část své energie)
pro vodiče - tepelnou výměnu zprostředkovávají volné elektrony

Rozdělení látek podle tepelné vodivosti:

Látky s dobrou tepelnou vodivostí

kovy (páječka, elektrický vařič, ...)

Z praxe: teplota kovové lžičky v teplém čaji

Látky se špatnou tepelnou vodivostí

voda (var u hladiny, u dna nádoby chladná)

plyny (vzduch - izolační vrstva vzduchu mezi dvojitými okny, pórovité látky, skelná vata, cihly - izolační materiály)

Určení tepla Q, které projde plochou desky o obsahu S za dobu τ:

(vztah vyplývá z logické závislosti)

t2 - t1 = Δt ..... rozdíl teplot obou povrchů desky

d ..... tloušťka desky

τ .... čas, za který pozorujeme tepelnou výměnu

λ ... součinitel tepelné vodivosti (jednotka: W . m-1 . K-1)

závisí částečně na teplotě a proto se v tabulkách udává pro určitou teplotu (např. pro 20°C)

Součinitel tepelné vodivosti pro různý stavební materiál (tzb-info.cz)

B) Přenos vnitřní energie zářením

Pokus:

Svícení silnou žárovkou na teploměr se začerněným koncem (duté zrcadlo) → zvýšení teploty

Vysvětlení:

Tepelná výměna mezi dvěma tělesy se uskutečňuje vyzařováním a pohlcováním elektromagnetického záření.

V praxi: infrazářič v koupelnách

C) Přenos vnitřní energie prouděním

Pokus:

Zapálení horního okraje sáčku od čaje, který je vytvarován do válce → hoření a potom vznesení hořícího sáčku do několika metrů. Ukázkové video na stránkách MatFyz.cz

Vysvětlení:

Zahřátý vzduch nad sáčkem se rozpíná a vlivem vztlakové síly stoupá vzhůru, přičemž podtlak, který pod sebou vytváří, unáší i sáček.

V praxi:

radiátory ústředního topení, ukázkové video ve sbírce fyzikálních pokusů KDF MFF UK v Praze
vzduch u oken v místnosti

ÚLOHY

ÚLOHA 1:

Jaké teplo projde za 24 hodin čtyřmi bočními cihlovými stěnami místnosti o tloušťce 0,5 m, z nichž každá má délku 5 m a výšku 3 m? Teplota povrchu stěny uvnitř je 15°C, venkovní povrchová teplota stěny je -15°C. Součinitel tepelné vodivosti cihel je je 0,5 W.m-1.K-1.

(Q = 1,55 . 108 J)

ÚLOHA 2:

Tepelné ztráty přes okenní tabuli, sbírka řešených úloh KDF MFF UK v Praze

ÚLOHA 3:

Zateplení domu, sbírka řešených úloh KDF MFF UK v Praze

ÚLOHA 4:

Vytápění dřevěného srubu, sbírka řešených úloh KDF MFF UK v Praze

ÚLOHA 5:

Energetické ztráty parovodního potrubí, sbírka řešených úloh KDF MFF UK v Praze

Page updated

Google Sites

Report abuse