KAPALNÉ A PLYNNÉ LÁTKY

1. 9. března 2013VY_32_INOVACE_170305_Kapalne_a_plynne_latky_DUM KAPALNÉ A PLYNNÉ LÁTKY 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.

2. Kapalné látky Plynné látky Děje v plynech Otázky k přemýšlení

3. Kapalné látky Co už víte o pohybu částic v kapalině? 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. odpověď dále

4. Kapalné látky 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. 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 dále

5. Kapalné látky • 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 teplotě • β – 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 dále

6. Kapalné látky • 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 • 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 Obr.2 zpět na obsah další kapitola

7. Plynné látky Jak se pohybují částice plynu? Částice se pohybují volně, neuspořádaně a neustále. Vzdálenosti mezi částicemi jsou mnohem větší než u kapalin. Pokud nejsou v uzavřené nádobě, unikají do okolí. odpověď dále

8. Plynné látky 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. 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. dále

9. Plynné látky • 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,….. Obr.4 zpět na obsah další kapitola

10. Děje v plynech 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. dále

11. Děje v plynech • Izotermický děj • nemění se teplota plynu • vztah mezi objemem a tlakem popisuje Boylův-Mariottův zákon Obr.5 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. dále

12. Děje v plynech • Izobarický děj • nemění se tlak plynu • vztah mezi objemem a teplotou popisuje Gay-Lussacův zákon 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. dále

13. Děje v plynech • Izochorický děj • nemění se objem plynu • vztah mezi tlakem a teplotou popisuje Charlesův zákon Obr.7 Při izochorickém ději je tlak plynu přímo úměrný teplotě. Platí při stálé hmotnosti. Grafem je izochora, přímka rovnoběžná se svislou osou. dále

14. Děje v plynech 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. zpět na obsah další kapitola

15. Otázky k přemýšlení Otázka 1. Proč se před závodem vozů formule 1 jede tzv. zahřívací kolo? Při jízdě v zahřívacím kole se v pneumatikách zvýší teplota vzduchu a tlak tak, aby měly ideální přilnavost pro závod. odpověď dále

16. Otázky k přemýšlení 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? 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. odpověď dále

17. Otázky k přemýšlení Otázka 3. Proč u poškození tlakové nádoby se stlačeným plynem hrozí nebezpečí výbuchu a u kapalin nikoliv? Plyn se silně rozepne, odnáší sebou střepiny, rozbíjí okna…. Voda se nerozpíná, její tlak okamžitě klesne na nulu a voda vyteče. odpověď zpět na obsah konec

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

19. CITACE ZDROJŮ Obr. 1 KANEIDERDANIEL. File:Teilchenmodell Fluessigkeit.svg: WikimediaCommons [online]. 20 April 2008 [cit. 2013-03-09]. Dostupné pod licencí CreativeCommons z: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/c/c1/Teilchenmodell_Fluessigkeit.svg Obr. 2 JOSÉ MANUEL SUÁREZ. Soubor:Water drop 001.jpg: WikimediaCommons [online]. 2 July 2008 [cit. 2013-03-09]. Dostupné pod licencí CreativeCommonsz: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/5e/Water_drop_001.jpg Obr. 3 KANEIDERDANIEL. File:Teilchenmodell Gas.svg: WikimediaCommons [online]. 19 April 2008 [cit. 2013-03-09]. Dostupné pod licencí CreativeCommonsz: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/f/f3/Teilchenmodell_Gas.svg Obr. 4 HINODE JAXA/NASA. Soubor:171879main LimbFlareJan12 lg.jpg: WikimediaCommons [online]. 12 January 2007 [cit. 2013-03-09]. Dostupné pod licencí CreativeCommonsz: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/d/da/171879main_LimbFlareJan12_lg.jpg Obr. 5 PETRUS. Soubor:Izoterma.jpg: WikimediaCommons [online]. 13 October 2003 [cit. 2013-03-09]. Dostupné pod licencí CreativeCommonsz: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/15/Izoterma.jpg

20. CITACE ZDROJŮ Obr. 6 DUBAJ. Soubor:Izobara.png: WikimediaCommons [online]. 15 April 2006 [cit. 2013-03-09]. Dostupné pod licencí CreativeCommonsz: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/72/Izobara.png Obr. 7 PETRUS. Soubor:Izochora.jpg: WikimediaCommons [online]. 14 October 2003 [cit. 2013-03-09]. Dostupné pod licencí CreativeCommonsz: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/84/Izochora.jpg Pro vytvoření DUM byl použit Microsoft PowerPoint 2010.

21. Děkuji za pozornost. Miroslava Víchová