Digitální učební materiál

1. Digitální učební materiál

2. Ideální a reálný plyn

3. Plynné skupenství (plyn) • Molekuly plynu jsou v neustálém neuspořádaném pohybu; • Molekuly plynu jsou od sebe značně vzdáleny a jejich snadná • vzájemná pohyblivost je příčinou tekutosti plynů; • Plyny tedy nemají stálý tvar (ten je určen tvarem nádoby); • Rozpínavost plynů je důsledkem zanedbatelného silového působení • mezi molekulami plynu; • Plyny proto nemají stálý objem(ten je určen objemem nádoby); • Značná vzdálenost molekul, umožňuje snadnou stlačitelnostplynů.

4. Ideální plyn • Fyzikální model zavedený pro zjednodušení popisu dějů v plynech; • Předpokládáme, že: Rozměry molekul ideálního plynu jsou zanedbatelně malé ve srovnání s jejich střední vzdáleností; • Dokonalá stlačitelnost ideálního plynu; Molekuly ideálního plynu na sebe nepůsobí přitažlivými silami; • Vnitřní energie ideálního plynu je dána součtem kinetických • energií jednotlivých molekul; Vzájemné srážky molekul ideálního plynu a jejich nárazy na stěny nádoby jsou dokonale pružné; • Srážky se realizují bez úbytku kinetické energie.

5. Stavové veličiny • Stav plynu popisujeme pomocí stavových veličin; • Plyn stálé hmotnosti m, který je v rovnovážném stavu, lze • charakterizovat stavovými veličinami: • T - Termodynamická teplota, T = K; • p - Tlak, p = Pa; • V - Objem, V = m3; Obrázek 10.1. Manometr

6. Stavová rovnice pro ideální plyn • Stavová rovnice popisuje vztah mezi stavovými veličinami: nebo • p1,V1,T1je počáteční stav; • p2,V2,T2 je konečný stav (po proběhnutí stavové změny); • Při stavové změně ideálního plynu stálé hmotnosti je výraz • konstantní.

7. Stavová rovnice pro ideální plyn • Příklad: Ve válci s pohyblivým pístem bylo uzavřeno 5 l plynu o teplotě • 20 °C a tlaku 100 kPa. Stlačením plynu na objem 1 l, se zvýšil • jeho tlak na 800 kPa. Určete teplotu plynu po stlačení. • Známe: p1= 100 kPa; p2 = 800 kPa; • V1 = 5 l; V2 = 1 l; • T1 = 293 K (20 °C);T2 = ? K ( ? °C); • Ze stavové rovnice si vyjádříme neznámou T2: • Stlačením se teplota plynu zvýšila na hodnotu 196 °C.

8. Stavová rovnice pro ideální plyn • Stavová rovnice pro látkové množství n molů ideálního plynu: • Rje molární plynová konstanta (R = 8,31 J.K-1.mol-1); • Ideální plyn lze definovat jako plyn, pro který přesně platí uvedená • stavová rovnice.

9. Reálný plyn • Molekuly reálného plynu mají skutečnou velikost; • Reálný plyn není dokonale stlačitelný; • U molekul reálného plynu existuje vzájemné silové působení; • Vnitřní energie plynu je dána součtem kinetické a potenciální • energie soustavy molekul; • Reálný plyn se blíží modelu ideálního plynu při dostatečně vysoké • teplotě a nízkém tlaku; • Většina reálných plynů se ideálnímu blíží již za normálních podmínek • (pn = 101,325 kPa a Tn = 273,15 K).

10. Shrnutí nejdůležitějších poznatků • Stav plynu popisujeme pomocí stavových veličin: • T - Termodynamická teplota, T = K; • p - Tlak, p = Pa; • V - Objem, V = m3; • Vztah mezi stavovými veličinami pro ideální plyn popisuje • stavová rovnice: • Reálný plyn se modelu ideálního plynu blíží již za normálních podmínek • (pn = 101,325 kPa a Tn = 273,15 K).

11. Otázky a úkoly Popište rozdíly plynného, kapalného a pevného skupenství. • Pevné látky: Malá vzdálenost částic, velké přitažlivé síly, stálý tvar a objem tělesa. • Kapaliny: Částice dále od sebe, slabší přitažlivé síly, stálý objem, tvar podle nádoby. • Plyny: Velká vzdálenost částic, zanedbatelné silové působení, rozpínavé, tvar a objem • podle nádoby. Proč jsou plyny mnohem lépe stlačitelné než kapaliny a pevné látky? • Protože mají molekuly daleko od sebe. Čím je způsobena rozpínavost plynů? • Rozpínavost plynů je důsledkem zanedbatelného silového působení mezi molekulami • plynu.

12. Otázky a úkoly Vysvětlete, proč zavádíme fyzikální model ideální plyn. • Pro zjednodušení popisu dějů v plynech. Má při stejné teplotě větší energii 1 mol ideálního nebo reálného plynu? • Větší energii má reálný plyn, protože na rozdíl od ideálního plynu u něj není • zanedbána potenciální složka vnitřní energie.

13. Použité zdroje • LEPIL, Oldřich, BEDNAŘÍK, Milan, HÝBLOVÁ, Radmila. Fyzika pro • střední školy I. 4. vyd. Praha: Prometheus, 2004, 266 s. Učebnice • pro střední školy. ISBN 80-7196-184-1. • BEDNAŘÍK, Milan, KUNZOVÁ, Vlasta, SVOBODA, Emanuel. Fyzika II • pro studijní obory SOU. 1. vyd. Praha: SPN, 1986, 216 s. Učebnice • pro střední školy. • MIKLASOVÁ, Věra. Sbírka úloh z fyziky pro SOŠ a SOU. 1. vyd. Praha: • Prometheus, 2005, 298 s. Učebnice pro střední školy. ISBN 80-7196-135-3. • Autoremobrázků, pokudneníuvedenojinak, je autor výukového • materiálu.