Vlastnosti látek z hlediska molekulové fyziky délková teplotní roztažnost
O čem to bude ●
Odhadneme velikost a hmotnost města z textu ukázky.
2/48
O čem to bude ●
●
Odhadneme velikost a hmotnost města z textu ukázky. Ukážeme si aplikaci délkové teplotní roztažnosti.
3/48
O čem to bude ●
●
●
Odhadneme velikost a hmotnost města z textu ukázky. Ukážeme si aplikaci délkové teplotní roztažnosti. Můžeme si zkusit navrhnout různé možnosti, jak získat energii na povrchu Merkuru.
4/48
Uvedení do situace Kim Stanley Robinson, Zločin na Merkuru «Terminátor je oválné město na Merkuru. Jeho přední polovina je plochá a vyčnívá z průhledné kupole. Zadní polovina oválu je terasovitá a zvedá se až k vysoké Stěně rozbřesku, která nese horní okraj kupole a odstiňuje město od věčně vycházejícího slunce. ... Pouhých dvě stě metrů nad námi zářil jasně bílým světlem samotný vrcholek Stěny rozbřesku, jak na něj dopadalo sluneční světlo. ... Vně kupole se táhlo k obzoru dvanáct masivních kolejí, po nichž se město pohybovalo a obepínalo planetu jako tenký svatební prstýnek.»
5/48
Uvedení do situace Kim Stanley Robinson, Zločin na Merkuru «Mezitím nad námi nehlučně přeplouvalo město, poháněné rozpínáním samotných kolejnic. Rozumějte slitina, z níž jsou kolejnice zhotoveny, vydrží teplotu 425 stupňů za merkurského dne, ale při této teplotě se válce o něco rozepnou. Zde na Terminátoru je oblast, v níž rozpínání válců začíná, a hladká pouzdra nad námi v té chvíli lícovala s válci tak těsně, že jak se válce rozpínaly, město bylo posunováno k chladnějším, tenčím úsekům kolejnic západním směrem. Město je tedy na sluneční pohon, i když se slunečním paprskům nikdy plně nevystaví. Ta hnací síla je ve skutečnosti tak velká, že odporový systém, zabudovaný v pouzdrech, dává obrovské množství energie, kterou Terminátor tak úspěšně prodává zbytku civilizace.»
6/48
Ukázka
http://www.huffingtonpost.co.uk/2013/11/04/city-of-tracksmanuel-dominguez_n_4210885.html
7/48
Diskuse ●
Pro popis pohybu města je nejjednodušší předpokládat dokonalý pohyb bez tření po kolejnicích obepínajících Merkur. Aby nedocházelo ke tření, předpokládejme, že celé město se pohybuje na elektromagnetických polštářích a nedotýká se kolejnic.
8/48
Diskuse ●
●
Pro popis pohybu města je nejjednodušší předpokládat dokonalý pohyb bez tření po kolejnicích obepínajících Merkur. Aby nedocházelo ke tření, předpokládejme, že celé město se pohybuje na elektromagnetických polštářích a nedotýká se kolejnic. Můžeme předpokládat, že celé město neustále klouže po nakloněné rovině. Nakloněná rovina vzniká zvětšením průřezu kolejnic na přivrácené straně ke Slunci a menším průřezem kolejnic na straně odvrácené od Slunce. 9/48
Diskuse ●
O kolejnicích budeme uvažovat, že jsou položeny na nosných podpěrách, tím se co nejvíce projeví efekt teplotní roztažnosti.
10/48
Diskuse ●
●
O kolejnicích budeme uvažovat, že jsou položeny na nosných podpěrách, tím se co nejvíce projeví efekt teplotní roztažnosti. Podpěry by měly být postaveny tak, aby na pohybující město působila konstantní tíhová síla. Tento předpoklad je důležitý proto, aby se město na své cestě nezastavilo.
11/48
Délková a objemová roztažnost
https://www.youtube.com/watch?v=VT3g9tWOS7g
12/48
Získaná data ●
rovníkový obvod Merkuru
13/48
Získaná data ●
rovníkový obvod Merkuru
●
tíhové zrychlení na Merkuru
14/48
Získaná data ●
rovníkový obvod Merkuru
●
tíhové zrychlení na Merkuru
●
rozdíl teplot na přivrácené a odvrácené straně
15/48
Získaná data ●
rovníkový obvod Merkuru
●
tíhové zrychlení na Merkuru
●
rozdíl teplot na přivrácené a odvrácené straně
●
délka merkurovského dne je pozemského dne
násobek
16/48
Získaná data ●
délka města
17/48
Získaná data ●
délka města
●
šířka města
18/48
Získaná data ●
délka města
●
šířka města
●
plocha města
19/48
Získaná data ●
délka města
●
šířka města
●
plocha města
●
počet obyvatel
20/48
Odhad hmotnosti města ●
Město v evropském pojetí je zděné. Uvažujme tedy 3–4patrové zděné budovy s hustou blokovou zástavbou. Kdyby se zbouralo (vizte fotky z 2. světové války), vznikne vrstva suti 2 metry vysoká.
21/48
Odhad hmotnosti města ●
●
Město v evropském pojetí je zděné. Uvažujme tedy 3–4patrové zděné budovy s hustou blokovou zástavbou. Kdyby se zbouralo (vizte fotky z 2. světové války), vznikne vrstva suti 2 metry vysoká. Stavební rum má hustotu
.
22/48
Získaná data ●
Samotné město na Merkuru pak může mít hmotnost .
23/48
Získaná data ●
●
Samotné město na Merkuru pak může mít hmotnost . Protože však potřebuje vodu, vzduch a další technické zázemí, můžeme uvažovat hmotnost až desetkrát větší.
24/48
Získaná data ●
●
●
Samotné město na Merkuru pak může mít hmotnost . Protože však potřebuje vodu, vzduch a další technické zázemí, můžeme uvažovat hmotnost až desetkrát větší. hmotnost města
25/48
Získaná data ●
součinitel délkové teplotní roztažnosti
●
slitina Al+Mn+Ni
●
slitina Cu+Mn+Ni
●
slitina Fe+Mn+Ni
26/48
Získaná data ●
součinitel délkové teplotní roztažnosti
●
slitina Al+Mn+Ni
●
slitina Cu+Mn+Ni
●
slitina Fe+Mn+Ni
●
součinitel délkové teplotní roztažnosti kolejnice
27/48
Získaná data ●
průměr kolejnice
28/48
Získaná data ● ●
průměr kolejnice průměrná spotřeba energie jednoho člověka (z města) za rok na Zemi
29/48
Získaná data ● ●
●
průměr kolejnice průměrná spotřeba energie jednoho člověka (z města) za rok na Zemi průměrná spotřeba energie jednoho člověka ve městě na Merkuru během jednoho oběhu
30/48
Výpočty ●
výpočet náklonu
31/48
Výpočty ●
výpočet náklonu
32/48
Výpočty ●
zrychlení města
●
energie získaná z brzdění
33/48
Výpočty ●
zrychlení města
●
energie získaná z brzdění
34/48
Závěr ●
spotřeba 200 000 lidí ve městě
35/48
Závěr ●
spotřeba 200 000 lidí ve městě
●
zisk energie z brzdění
36/48
Závěr ●
spotřeba 200 000 lidí ve městě
●
zisk energie z brzdění
●
Kde získat zbytek?
37/48
Obnovitelné zdroje energie na Merkuru ●
fotovoltaické panely
●
geotermální vrty
●
solární kolektory
●
spalování biomasy
●
větrné elektrárny
●
vodní elektrárny
●
termoelektrické panely 38/48
Obnovitelné zdroje energie na Merkuru ●
fotovoltaické panely
●
geotermální vrty
●
solární kolektory
●
spalování biomasy
●
větrné elektrárny
●
vodní elektrárny
●
termoelektrické panely 39/48
Obnovitelné zdroje energie na Merkuru ●
fotovoltaické panely
●
geotermální vrty
●
solární kolektory
●
spalování biomasy
●
větrné elektrárny
●
vodní elektrárny
●
termoelektrické panely 40/48
Obnovitelné zdroje energie na Merkuru ●
fotovoltaické panely
●
geotermální vrty
●
solární kolektory
●
spalování biomasy
●
větrné elektrárny
●
vodní elektrárny
●
termoelektrické panely 41/48
Obnovitelné zdroje energie na Merkuru ●
fotovoltaické panely
●
geotermální vrty
●
solární kolektory
●
spalování biomasy
●
větrné elektrárny
●
vodní elektrárny
●
termoelektrické panely 42/48
Obnovitelné zdroje energie na Merkuru ●
fotovoltaické panely
●
geotermální vrty
●
solární kolektory
●
spalování biomasy
●
větrné elektrárny
●
vodní elektrárny
●
termoelektrické panely 43/48
Obnovitelné zdroje energie na Merkuru ●
fotovoltaické panely
●
geotermální vrty
●
solární kolektory
●
spalování biomasy
●
větrné elektrárny
●
vodní elektrárny
●
termoelektrické panely 44/48
Obnovitelné zdroje energie na Merkuru ●
fotovoltaické panely
●
geotermální vrty
●
solární kolektory
●
spalování biomasy
●
větrné elektrárny
●
vodní elektrárny
●
termoelektrické panely 45/48
Poučení ●
Brzděním těles na nakloněné rovině tak, aby se pohybovala rovnoměrně, je možné získávat energii. V ukázce však autor velikost takto získané energie přecenil.
46/48
Poučení ●
●
Brzděním těles na nakloněné rovině tak, aby se pohybovala rovnoměrně, je možné získávat energii. V ukázce však autor velikost takto získané energie přecenil. Podobný systém založený na zisku energie při brzdění se využívá při rekuperaci energie brzd v některých typech aut.
47/48
Rekuperace energie v autě
https://www.youtube.com/watch?v=QRztyrTtOP8 48/48
