Mechanika plynů Vlastnosti plynů Molekuly plynu jsou v neustálém pohybu, pronikají do všech míst nádoby – plyn je rozpínavý. Vzdálenosti mezi molekulami jsou větší než např. v kapalině. Zvýšením tlaku je možné tyto vzdálenosti zmenšit – plyn je proto stlačitelný. Objem plynného tělesa je dán objemem nádoby, v níž se nachází.
Atmosféra Země Atmosféra Země je vzduchový obal o tloušťce několika stovek kilometrů obklopující zeměkouli, složený především z molekul různých plynů – kyslíku (21%), dusíku (78%) a dalších plynů (1% - zejména oxid uhličitý a argon). Ve vzduchu je i vodní pára, částečky prachu, mikroorganismy apod. V důsledku přitažlivé tíhové síly neuniká směrem do kosmu. Směrem od Země atmosféra postupně řídne, zmenšuje se atmosférický tlak a snižuje se proto i množství kyslíku obsaženého v atmosféře.
Atmosférický tlak Na jednotlivé molekuly plynů ve vzduchu působí gravitační síla Země svisle dolů a tím vzniká ve vzduchu atmosférický tlak. Ten označujeme pa . Protože je plyn stlačitelný, mají vrstvy atmosféry při povrchu Země větší hustotu než vrstvy položené výše. Atmosférický tlak se nemění s výškou rovnoměrně a nelze jej tedy určit jednoduše výpočtem jako hydrostatický tlak. Normální atmosférický tlak byl stanoven dohodou a jeho velikost je pn = 101 325 Pa Atmosférický tlak se určuje měřením různými typy tlakoměrů. Tlaková síla vzduchu udrží sloupec vody o výšce přibližně 10 m.
Měření tlaku Poprvé byl atmosférický tlak změřen italským fyzikem Torricellim pomocí rtuti. Na tomto principu byl sestrojen rtuťový tlakoměr - zahnutá trubice naplněná rtutí na jednom konci uzavřená. Na zataveném konci je nad hladinou rtuti tzv. Torricelliho vakuum, na volný povrch rtuti na otevřeném konci působí tlakem okolní atmosféra. Podle jeho změn rtuť v trubici stoupá nebo klesá.
Aneroid: jeho nejdůležitější součástí je krabička, uvnitř které je vyčerpán vzduch (je tam vakuum). Vlivem změn atm. tlaku se stěny krabičky vtlačují dovnitř a tento pohyb je přes převod převeden na ručku a ta ukazuje na stupnici hodnoty atmosférického tlaku.
Barograf: přístroj pro grafický záznam velikosti tlaku na papír. Jeho součástí je aneroid a otáčející se papírový válec, na který ručka zaznamenává tlak podle času. Z výsledného grafu pak snadno vyčteme tlak v kteroukoli hodinu v týdnu.
Kovový manometr: tvoří ho dutý pásek ohnutý dokola. Když do něj přivedete plyn, pásek se snaží narovnat. Tato změna je přenášena na ručku a ta na stupnici ukazuje tlak.
Tlak plynu V uzavřené nádobě je tlak plynu způsoben nárazy na stěny nádoby. Plyn působí na stěny nádoby tlakovou silou vždy kolmou k jejím stěnám. Je-li tlak v uzavřené nádobě větší než atmosférický tlak, tak je v nádobě přetlak (plyn by po otevření nádoby proudil ven až do chvíle vyrovnání tlaků). Je-li tlak uvnitř nižší, tak je v nádobě podtlak (plyn by po otevření nádoby proudil dovnitř do nádoby).
S pomocí předchozího textu doplň jednotlivá hesla a vyřeš osmisměrku – získáš dokončení jednoho čínského přísloví: Co se děje s atmosférou směrem od Země? Jak vysoký (= počet metrů) sloupec vody udrží tlaková síla vzduchu? Látka, pomocí které Torricelli poprvé měřil atmosférický tlak Plyn, který tvoří 78% vzduchu Přístroj – kovová krabička k měření atmosférického tlaku Přístroj, který měří a zapisuje atmosférický tlak Síla, která způsobuje vznik atmosférického tlaku Součást vzduchu používaná k dýchání Stav, kdy tlak v nádobě je větší než atmosférický tlak Základní jednotka tlaku Zvýšením tlaku se dá plyn ….
N
G
E
T
E
S
E
D
Z
K
S
R
E
P
T
Á
I
Š
P
Í
T
A
L
I
S
O
E
B
Ř
L
L
V
U
D
R
T
U
Ť
E
S
A
I
E
E
Š
B
L
B
T
Y
Č
T
N
Ř
Í
D
N
E
L
K
I
A
F
A
R
G
O
R
A
B
T
Č
C
E
M
P
O
C
K
E
L
N
Ý
Ž
D
U
S
Í
K
I
V
Í
L
A
C
S
A
P
O
T
Tajenka: Zeptáš-li se, budeš 5 minut vypadat jako blbec. _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ __ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
Doplň správně slova PODTLAK – PŘETLAK do textu: a)
Při nafukování balónku vzniká uvnitř ……………………
b)
Mezi skly dobře izolujících oken je vakuum – je tam tedy vzhledem k atmosférickému tlaku ……………..
c)
Při vaření v tlakovém (Papinově) hrnci vzniká uvnitř ………………..
d)
V duši kola je ……………………….
e)
Parní lokomotiva musí za chodu občas vypouštět z válce páru, protože uvnitř vzniká …………………
f)
Vysavač nasává vzduch a s ním i nečistoty – využívá ……………..
g)
Při stříkání spreje používáme …………………
h)
Pijeme brčkem díky vytvoření ………………………
i)
Moucha, která se ke stropu přichycuje přísavkami na nohou ……………..
j)
Skákací hrad na pouti využívá ……………………..
k)
Rukáv používaný při měření krevního tlaku ……………………….
Jak se bude chovat balónek napuštěný plynem umístěný v prostředí jiného plynu? Doplň tabulku:
Náplň balónku
Plyn kolem balónku
Vodík
Vzduch
Chlor
Kyslík
Helium
Oxid uhelnatý
Kyslík
Dusík
Oxid siřičitý
Vzduch
Co se stane s balónkem
Řešení: Co se děje s atmosférou směrem od Země?
ŘÍDNE
Jak vysoký (=počet metrů) sloupec vody udrží tlaková síla vzduchu? DESET Látka, pomocí které Torricelli poprvé měřil atmosférický tlak RTUŤ Plyn, který tvoří 78% vzduchu
DUSÍK
Přístroj – kovová krabička k měření atmosférického tlaku Přístroj, který měří a zapisuje atmosférický tlak
BAROGRAF
Síla, která způsobuje vznik atmosférického tlaku Součást vzduchu používaná k dýchání
GRAVITAČNÍ
KYSLÍK
Stav, kdy tlak v nádobě je větší než atmosférický tlak Základní jednotka tlaku
ANEROID
PŘETLAK
PASCAL
Zvýšením tlaku se dá plyn ….
STLAČIT
N
G
E
T
E
S
E
D
Z
K
S
R
E
P
T
Á
I
Š
P
Í
T
A
L
I
S
O
E
B
Ř
L
L
V
U
D
R
T
U
Ť
E
S
A
I
E
E
Š
B
L
B
T
Y
Č
T
N
Ř
Í
D
N
E
L
K
I
A
F
A
R
G
O
R
A
B
T
Č
C
E
M
P
O
C
K
E
L
N
Ý
Ž
D
U
S
Í
K
I
V
Í
L
A
C
S
A
P
O
T
Tajenka: Zeptáš-li se, budeš 5 minut vypadat jako blbec. NEZEPTÁŠ-LI SE, BUDEŠ BLBCEM PO CELÝ ŽIVOT.
Doplň správně slova PODTLAK – PŘETLAK do textu: a) Při nafukování balónku vzniká uvnitř ……… PŘETLAK b) Mezi skly dobře izolujících oken je vakuum – je tam tedy vzhledem k atmosférickému tlaku …… PODTLAK c) Při vaření v tlakovém (Papinově) hrnci vzniká uvnitř …… PŘETLAK d) V duši kola je ……… PŘETLAK. e) Parní lokomotiva musí za chodu občas vypouštět z válce páru, protože uvnitř vzniká ……… PŘETLAK f) Vysavač nasává vzduch a s ním i nečistoty – využívá …… PODTLAK g) Při stříkání spreje používáme ………… PŘETLAK h) Pijeme brčkem díky vytvoření ……… PODTLAKu i) Moucha, která se ke stropu přichycuje přísavkami na nohou …PODTLAK j) Skákací hrad na pouti využívá ……… PŘETLAK k) Rukáv používaný při měření krevního tlaku ……… PŘETLAK.
Jak se bude chovat balónek napuštěný plynem umístěný v prostředí jiného plynu? Doplň tabulku: Pod názvy jednotlivých plynů jsou dopsány jejich tabulkové hustoty v kg/m3 Náplň balónku
Plyn kolem balónku
Co se stane s balónkem
Vodík 0,08895
Vzduch 1,2759
stoupá
Chlor 3,12
Kyslík 1,409
klesá
Helium 0,1762
Oxid uhelnatý 1,234
Kyslík 1,409
Dusík 1,234
klesá
Oxid siřičitý 2,82
Vzduch 1,2759
klesá
stoupá
VÝUKOVÝ MATERIÁL zpracovaný v rámci projektu EU peníze školám Registrační číslo projektu: CZ.1.07/1.4.00/21.2722 Šablona: III/2 Vzdělávací oblast: Člověk a příroda Předmět: Fyzika Ročník: 7. ročník ZŠ Datum vytvoření: 15.3.2013 Téma: Mechanika plynů Anotace: První část je souhrnem nejdůležitějších informací z daného tématu, může sloužit jako zápis do sešitu či krátký text pro zopakování učiva. Orientaci v pojmech si pak žák procvičí doplněním pojmů k heslům osmisměrky. Zamyslí se nad situacemi z běžného života, při kterých se využívá podtlak či přetlak. Archimédův zákon pro plyny si procvičí ve třetí části práce, k níž bude potřebovat fyzikální tabulky na vyhledávání hustot plynů. Ověřeno ve výuce dne: 18.4. 2013 a 2.5.2013 Autor: Radomíra Kreibichová
Použité zdroje: Barometr
… http://commons.wikimedia.org/wiki/File%3ABaro_0.png
Aneroid
… http://commons.wikimedia.org/wiki/File%3AWohnzimmerbarometer.jpg http://commons.wikimedia.org/wiki/File%3AAneroidbarometer.png
Barograf …http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Barograph.JPG?uselang=cs#globalusage Manometr ..http://commons.wikimedia.org/wiki/File%3AManometr.jpg
