KAPALNÉ A PLYNNÉLÁTKY

9. března 2013 VY_32_INOVACE_170305_Kapalne_a_plynne_latky_DUM

Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je Mgr. Miroslava Víchová.Obchodní akademie a Střední odborná škola logistická, Opava, příspěvková organizace.

Materiál byl vytvořen v rámci projektu OP VK 1.5 – EU peníze středním školám,registrační číslo CZ.1.07/1.5.00/34.0809.

Kapalné látky

Děje v plynech

Plynné látky

Otázky k přemýšlení

Co už víte o pohybu částic v kapalině?

Kapalné látky

dále

odpověď

Částice se pohybují neustále, neuspořádaně (tzv. Brownovým pohybem). Nejsou pevně vázané, a proto mohou po sobě klouzat. Udržují si vzdálenost od sebe

přibližně10-10 m. Působí na sebe přitažlivými a odpudivými silami.

Kapaliny vytváří přechodné látky mezi pevnými a kapalnými látkami. Molekuly kmitají s frekvencí asi 1012 Hz kolem rovnovážných poloh, které se s časem mění. Při zvyšování teploty se molekuly pohybují rychleji.

Kapalné látky

dále

Potenciální energie molekul je větší než jejich kinetická energie, a proto se molekuly mohou pohybovat a vzájemně se po sobě smýkat, ale nemohou se odpoutat.

Obr.1

Teplotní roztažnost kapalin

• u většiny kapalin se jejich objem se zvyšující se teplotou zvětšuje• různé kapaliny zvětšují různě svůj objem• pro malé teplotní rozdíly lze určit změnu objemu

V1 – objem při počáteční teplotěβ – teplotní součinitel objemové roztažnosti dané kapaliny

• teplotní součinitel je obecně větší než u pevných látek• se změnou teploty se mění i hustota kapaliny

ρ1 – hustota při počáteční teplotě

Kapalné látky

dále

)t1(VV 1

)t1(1

• v praxi se využívá teplotní roztažnost kapalin v teploměru (rtuť, líh)

Anomálie vody

• při zahřívání vody z teploty 0 °C na 4 °C se objem vody zmenšuje

Kapalné látky

Obr.2• teprve při zahřívání na vyšší teplotu se objem vody zvětšuje

• skutečnost, že voda má při 4 °C největší hustotu má velké důsledky v přírodě

• voda o této teplotě, která se nachází na dně rybníků a řek, umožnuje přežití ryb v zimě

další kapitolazpět na obsah

Jak se pohybují částice plynu?

Plynné látky

dále

odpověď

Částice se pohybují volně, neuspořádaně a neustále. Vzdálenosti mezi částicemi jsou mnohem větší než u kapalin. Pokud nejsou v uzavřené nádobě, unikají do

okolí.

V tomto skupenství jsou částice daleko od sebe, mohou se pohybovat v celém objemu a nepůsobí na sebe přitažlivými silami. Kinetická energie částic je mnohem větší než jejich potenciální energie.

Plynné látky

dále

Obr.3 Změna rychlosti pohybu částic může nastat v důsledku srážek mezi částicemi nebo se stěnou nádoby. Mezi jednotlivými srážkami se pohybují rovnoměrně přímočaře. S rostoucí teplotou roste také jejich rychlost. Víceatomové molekuly rotují a atomy kmitají kolem rovnovážných poloh.

Plazma

• čtvrté skupenství hmoty

• ionizovaný plyn

• soustava elektricky nabitých částic (iontů, volných elektronů) a neutrálních částic

• vyskytuje se při blesku, elektrickém oblouku, v plameni svíčky, uvnitř zářivek, při polární záři, ve vesmíru – u hvězd, ve slunečním větru,…..

Plynné látky

Obr.4

další kapitolazpět na obsah

V mechanice tekutin byl zaveden model ideálního plynu. Předpokládáme, že rozměry molekul plynu jsou zanedbatelně malé ve srovnání se vzdálenostmi mezi nimi. Přitažlivé síly mezi molekulami jsou taktéž velice malé a vzájemné srážky mezi molekulami jsou pružné. Kinetická energie se zachovává.

Většina plynů za normálních podmínek tomuto modelu v podstatě odpovídá. Stav plynu lze charakterizovat objemem, tlakem nebo teplotou. Pokud je jedna ze stavových veličin konstantní, lze popsat děje v plynech jednodušeji pomocí dvou zbývajících.

Děje v plynech

dále

Izotermický děj

• nemění se teplota plynu

• vztah mezi objemem a tlakem popisuje Boylův-Mariottův zákon

Děje v plynech

dále

.konstVp

Při izotermickém ději je součin tlaku a objemu konstantní. Platí při stálé hmotnosti. Graficky znázorňuje tuto závislost tlaku na objemu křivka, která se nazývá izoterma. Pokud např. vzroste dvakrát tlak, potom se zmenší objem plynu na polovinu a naopak.

Obr.5

Izobarický děj

• nemění se tlak plynu

• vztah mezi objemem a teplotou popisuje Gay-Lussacův zákon

Děje v plynech

dále

TkonstV Obr.6

Při izobarickém ději je objem plynu přímo úměrný teplotě. Platí při stálé hmotnosti. Na grafu závislosti tlaku na objemu zobrazuje tuto závislost izobara, přímka rovnoběžná s vodorovnou osou.

Izochorický děj

• nemění se objem plynu

• vztah mezi tlakem a teplotou popisuje Charlesův zákon

Děje v plynech

dále

Tkonstp Obr.7

Při izochorickém ději je tlak plynu přímo úměrný teplotě. Platí při stálé hmotnosti. Grafem je izochora, přímka rovnoběžná se svislou osou.

Při dějích v plynech se mění všechny tři stavové veličiny. Jejich stavovou změnu popisuje stavová rovnice pro ideální plyn. Vznikla postupnou syntézou tří dějů, izotermického, izobarického a izochorického.

Rovnice platí při stálé hmotnosti.

Děje v plynech

.konstT

Vp

další kapitolazpět na obsah

Otázka 1.

Proč se před závodem vozů formule 1 jede tzv. zahřívací kolo?

Otázky k přemýšlení

dále

odpověďPři jízdě v zahřívacím kole se v pneumatikách zvýší teplota vzduchu a tlak tak, aby měly ideální přilnavost

pro závod.

Otázka 2.

Družice Země se pohybuje ve výšce, kde je teplota atmosféry asi 1000°C. Proč není tato teplota nebezpečná

pro výstup astronautů z lodi?

Otázky k přemýšlení

dále

odpověď

Teplota je určena velkou kinetickou energií molekul. Jejich hustota je ale velmi malá, a proto nárazy předaná energie je zanedbatelná. Pokud není družice osvětlována sluncem, odevzdá okolnímu prostředí dokonce větší množství energie, než přijímá od dopadajících molekul, ochlazuje se.

Otázka 3.

Proč u poškození tlakové nádoby se stlačeným plynem hrozí nebezpečí výbuchu a u kapalin nikoliv?

Otázky k přemýšlení

odpověď

Plyn se silně rozepne, odnáší sebou střepiny, rozbíjí okna….

Voda se nerozpíná, její tlak okamžitě klesne na nulu a voda vyteče.

koneczpět na obsah

POUŽITÁ LITERATURA

ŠTOLL, Ivan. Fyzika pro netechnické obory SOŠ a SOU. Praha: Prometheus, 2003. ISBN 80-7196-223-6

CITACE ZDROJŮ

Obr. 1 KANEIDERDANIEL. File:Teilchenmodell Fluessigkeit.svg: Wikimedia Commons [online]. 20 April 2008 [cit. 2013-03-09]. Dostupné pod licencí Creative Commons z: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/c/c1/Teilchenmodell_Fluessigkeit.svg Obr. 2 JOSÉ MANUEL SUÁREZ. Soubor:Water drop 001.jpg: Wikimedia Commons [online]. 2 July 2008 [cit. 2013-03-09]. Dostupné pod licencí Creative Commons z: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/5e/Water_drop_001.jpg Obr. 3 KANEIDERDANIEL. File:Teilchenmodell Gas.svg: Wikimedia Commons [online]. 19 April 2008 [cit. 2013-03-09]. Dostupné pod licencí Creative Commons z: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/f/f3/Teilchenmodell_Gas.svg Obr. 4 HINODE JAXA/NASA. Soubor:171879main LimbFlareJan12 lg.jpg: Wikimedia Commons [online]. 12 January 2007 [cit. 2013-03-09]. Dostupné pod licencí Creative Commons z: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/d/da/171879main_LimbFlareJan12_lg.jpg

Obr. 5 PETRUS. Soubor:Izoterma.jpg: Wikimedia Commons [online]. 13 October 2003 [cit. 2013-03-09]. Dostupné pod licencí Creative Commons z: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/15/Izoterma.jpg

CITACE ZDROJŮ

Obr. 6 DUBAJ. Soubor:Izobara.png: Wikimedia Commons [online]. 15 April 2006 [cit. 2013-03-09]. Dostupné pod licencí Creative Commons z: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/72/Izobara.png Obr. 7 PETRUS. Soubor:Izochora.jpg: Wikimedia Commons [online]. 14 October 2003 [cit. 2013-03-09]. Dostupné pod licencí Creative Commons z: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/84/Izochora.jpg

Pro vytvoření DUM byl použit Microsoft PowerPoint 2010.

Děkuji za pozornost.

Miroslava Víchová