Fyzika - prednáška 8.

1. Fyzika - prednáška 8. RNDr. Gibová, PhD. č.d.88, prízemie http://people.tuke.sk/zuzana.gibova/

2. Zopakujte si • Medzi stavové veličiny plynu patrí tlak, .............. a .............. . • Súčet kinetickej a potenciálnej energie tvorí ............. energiu reálneho plynu. • Vzťah U = ne = n (i/2) RT vyjadruje závislosť vnútornej energie ideálneho plynu od ............. energie a od ............. . • Vzťah F/S definuje ........... plynu. • Mechanická práca je definovaná vzťahom .............. . • Podľa tretieho Newtonovho pohybového zákona dve telesá pôsobia na seba ............. veľkými ................ orientovanými silami. • Silu vieme vyjadriť pomocou zrýchlenia aj v tvare F = _ . _ . • Potenciálna energia HB v malých výškach nad Zemou závisí od ............, ................ a ................... .

3. 7. TERMODYNAMIKA Termodynamika – popisuje stav plynu z makroskopického hľadiska (vonkajších parametrov V, T, p), nie na úrovni atómov a molekúl. Termodynamická sústava – súhrn alebo prienik makroskopických objektov ohraničených v priestore, pozostávajúca z veľkého počtu molekúl. Rozdelenie TS.: 1. otvorené – sústava mení s okolím energiu a látku, 2. uzavreté – sústava mení s okolím energiu, ale nie látku, 3. izolované – nemení ani látku, ani energiu.

4. 7. TERMODYNAMIKA 7.1 Interakcie termodynamickej sústavy Interakcia TS – vzájomné pôsobenie sústavy s okolím, pričom sústava mení svoju vnútornú energiu. 1. Mechanická interakcia - ak na TS pôsobí okolie silou, ktorá koná prácu. DU = W 2. Tepelná interakcia – proces, pri ktorom jedná TS odovzdáva energiu druhej TS. DU = Q

5. 7. TERMODYNAMIKA 7.2 Prvá veta termodynamická 1VT – teplo, ktoré je sústave dodané sa spotrebuje na to, aby sústava zvýšila svoju vnútornú energiu o DU a pritom vykonala prácu. Q – teplo dodané sústave, Q´- teplo odobrané sústave, W- práca vonkajšej sily (okolia), W´- práca plynu (sústavy). (Q, W, DU)= J KONTROLKA:Vyberte správne tvrdenie: A) pri mechanickej interakcii dodávame TS teplo, B) pri tepelnej interakcii konáme na TS prácu, C) 1VT súvisí len so zmenou vnútornej energie v prípade konania práce na TS, D) vnútorná energia TS sa môže meniť konaním práce, dodaním tepla sústave alebo aj oboma spôsobmi naraz.

6. 7. TERMODYNAMIKA 7.3 Objemová práca plynu Objemová práca plynu – súvisí s objemovými zmenami plynu pri konaní práce plynu a je daná integrálom zo súčinu tlaku plynu a elementárnej zmeny objemu. 7.4 Hmotnostná a molárna tepelná kapacita Tepelná kapacita – vyjadruje teplo, ktoré treba dodať danej látke, aby sa jej teplota zvýšila o jeden Kelvin. Hmotnostná tepelná kapacita – c -vyjadruje teplo, ktoré treba dodať 1 kg látky, aby sa jej teplota zvýšila o jeden Kelvin. Molárna tepelná kapacita – C - vyjadruje teplo, ktoré treba dodať 1 molu látky, aby sa jej teplota zvýšila o jeden Kelvin. (c)= J/kg.K (C)= J/mol.K

7. 7. TERMODYNAMIKA 7.4 Hmotnostná a molárna tepelná kapacita Voda = dobrý chladič, na ohrev 1 kg vody o 1K potrebujeme teplo 4190 J, pričom ak by sme toto isté teplo dodali 1 kg ortuti, tá by sa ohriala o 30 stupňov. Morská voda 5 - krát väčšia hmot. tepelná kapacita ako pôda v prímorských oblastiach = menšie rozdiely medzi zimnými a letnými teplotami v prímorských oblastiach ako vo vnútrozemí.

8. 8. GRAVITAČNÉ POLE Pole– oblasť v určitom priestore, pričom v každom bode tejto oblasti je definovaná veličina. Fyzikálne pole– rozumieme objektívnu realitu, má svoju energiu a hmotnosť, jeho prejavom je silové pôsobenie. Gravitačné pole – časť priestoru, kde sa prejavuje silové pôsobenie telesa na iné teleso bez vzájomného dotyku a je bezprostredne späté s hmotnosťou častíc (telies). Gravitačná sila = gravitačná interakcia patrí medzi štyri základné interakcie: Gravitačná a elektromagnetická – nekonečný dosah = polia, Silná a slabá – krátky dosah na úrovni jadra.

9. 8. GRAVITAČNÉ POLE8.1 Gravitačná sila Newtonov gravitačný zákon – gravitačná sila – dve telesá (HB) s hmotnosťami m a M, ktoré sa nachádzajú vo vzájomnej vzdialenosti r, pôsobia na seba príťažlivými silami, spadajúcimi do ich spojnice. k – gravitačná konštanta, 6,67.10-11 Nm2 kg-2 Veľkosť gravitačnej sily – dva HB na seba pôsobia silou, ktorej veľkosť je úmerná ich hmotnostiam a nepriamoúmerná kvadrátu ich vzdialenosti. Gravitačná sila medzi dvoma ľuďmi 3,2.10-7 N Gravitačná sila medzi Zemou a Slnkom 3,557.1022 N

10. 8. GRAVITAČNÉ POLE8.2 Intenzita a potenciál GP Intenzita – intenzita sa číselne rovná sile pôsobiacej na teleso jednotkovej hmotnosti a má smer pôsobiacej sily. (E) = m.s-2 A)1 HB - intenzita GP vo vzdialenosti r od zdroja (HB o hmotnosti M) je rovná sile, kt. GP pôsobí v danom mieste na HB o hmotnosti m predelenou touto hmotnosťou. B) sústava HB – výsledná intenzita v uvažovanom mieste je rovná vektorovému súčtu intenzít GP, ktoré sú vytvorené jednotlivými HB. C) teleso – ak je GP vytvorené telesom so spojite rozloženou hmotnosťou M, potom intenzita je daná integrálnym vzťahom. Siločiara – je myslená čiara, ktorej dotyčnica v danom bode určuje smer vektora intenzity.

11. 8. GRAVITAČNÉ POLE8.2 Intenzita a potenciál GP Potenciál – je podiel potenciálnej energie v danom mieste a hmotnosti skúšobného telesa v tomto mieste. (j) = J/kg Potenciálna energia – v danom mieste GP sa rovná práci potrebnej na premiestnenie HB s hmotnosťou m z nekonečna do daného miesta poľa vzdialeného o r od zdroja GP. A)1 HB – potenciál GP vo vzdialenosti r od zdroja (HB o hmotnosti M) je nepriamoúmerny tejto vzdialenosti. B) sústava HB – výsledný potenciál v danom mieste sa rovná súčtu potenciálov od jednotlivých HB. C) teleso – ak je GP vytvorené telesom so spojite rozloženou hmotnosťou M, potom potenciál je daný integrálnym vzťahom. Ekvipotenciálna hladina – hladina rovnakého potenciálu.

12. 8. GRAVITAČNÉ POLE8.2 Intenzita a potenciál GP KONTROLKA:Vyberte správne tvrdenie: A) potenciál GP HB je vo vzdialenosti 5 cm rovnaký ako vo vzdialenosti 2 cm, B) siločiary slúžia na určenie veľkosti GP a nikdy nie sú kolmé na ekvipotenciálne hladiny, C) padajúci kameň pôsobí na Zem gravitačnou silou, ktorá je rovnako veľká ako gravitačná sila Zeme na kameň a odpudzuje Zem, D) gravitačná sila je nepriamoúmerná vzdialenosti pôsobiacich planét a udržuje Vesmír pohromade.

13. 8. GRAVITAČNÉ POLE8.3 Gravitačné pole Zeme Gravitačné zrýchlenie závisí od výšky Príklad: Vypočítajte hmotnosť Zeme, keď polomer Zeme je 6370 km, aká je hustota Zeme?

14. 8. GRAVITAČNÉ POLE8.3 Gravitačné pole Zeme Henry Cavendish– v roku 1789 prvý určil hmotnosť Zeme, jeho výpočty boli spresnené až v 20. storočí. V súčasnosti najlepší odhad hmotnosti Zeme je asi 5,973.1024 kg, čo je odchýlka od Cavendishovho merania asi 1%. Intenzita a gravitačné zrýchlenie Nezávisia od hmotnosti telesa; v danom mieste GP budú všetky telesá sa pohybovať s rovnakým zrýchlením, ak na ne nepôsobí odpor vzduchu bez ohľadu na ich hmotnosť.

15. 8. GRAVITAČNÉ POLE8.3 Gravitačné pole Zeme Prírastok potenciálnej energie Pohyby v radiálnom gravitačnom poli I. pohyb družice Družica sa pohybuje okolo Zeme po dráhe tvaru kružnice. 1. kozmická rýchlosť - minimálna počiatočná rýchlosť, ktorú treba udeliť družici pri vodorovnom vrhu z povrchu Zeme, aby sa družica stala obežnicou Zeme. Príklad: Vypočítajte hmotnosť Slnka, keď poznáte hodnotu konštanty  = 6,67.10-11 Nm2kg-2 a vzdialenosť Zeme od Slnka, ktorá je 150.106 km. II. Úniková rýchlosť komickej lode z GP Zeme 2. kozmická rýchlosť – minimálna rýchlosť, ktorou vystrelíme teleso zo zem. povrchu kolmo nahor, ktorá mu umožní vymaniť sa zo zemského GP.