Teplo Částicové složení látek
Částicové složení látek • • • • •
látky jsou složeny z částic nepatrných rozměrů částice: atomy, molekuly, ionty částice se neustále neuspořádaně pohybují důkaz: difúze a Brownův pohyb částice na sebe působí silami
Difúze. Zdroj:slideplayer.cz/slide/1930701/
Uspořádání částic – pevné skupenství • krystalické: mřížka, pevně u sebe, pravidelné těleso -- krystal, daná teplota tání; většina látek • amorfní: nepravidelně, netvoří krystaly, teplota tání v rozmezí; vosk, sklo, tuky, asfalt
Krystalický a amorfní oxid boritý. Zdroj: amper.ped.muni.cz
Diamant.
Zdroj: vzostup.sk
Kapalné skupenství • snadnější pohyb částic, nepravidelné uspořádání = tekutost, snadná změna tvaru • ale poměrně blízko sebe = nestlačitelnost
Plynné skupenství • volný, zcela neuspořádaný pohyb = snadná difúze, tekutost, tvar pouze v nádobě • daleko od sebe, nepatrné přitažlivé síly = stlačitelnost a rozpínavost (vyplní celou nádobu)
Modely skupenství
Zdroj: www.glogster.com
Teplo Zahřívání těles při tření
Vnitřní energie tělesa • zvýšení teploty = rychlejší pohyb částic
( jak rychle se rozpustí cukr v teplém a studeném čaji)
• platí i naopak: rychlejší pohyb zvyšuje teplotu
Celková pohybová energie všech částic v tělese je součástí vnitřní energie tělesa. • vykonáním práce (při tření) ji můžeme zvýšit
Teplo Tepelná výměna vedením
Předání energie • nalijeme čaj do hrnku – čaj se ochladí, hrnek ohřeje • lžička se ohřeje v čaji celá, i když není ponořená • rychlejší částice teplejšího tělesa předají energii pomalejším v chladnějším tělese • probíhá tepelná výměna vedením • tělesa se musí dotýkat • teplo se předává až do vyrovnání teplot těles
Vodiče tepla tepelné vodiče • vnitřní stavba dovoluje rychlou tepelnou výměnu • kovy, keramika tepelné izolanty • vnitřní stavba umožňuje jen pomalou tepelnou výměnu • vzduch (vata, peří, molitan, srst, polystyren), dřevo, voda, sklo • dokonalý izolant: vakuum (termosky)
Prakticky • tepelné vodiče se zdají na dotek studené – rychle odvádějí teplo z rukou • tepelné izolanty se zdají teplé – teplo z rukou odvádějí velmi pomalu • přitom (měřením) mají stejnou teplotu
Zdroj: http://www.hk-phy.org/energy
Teplo Velikost předaného tepla
Co je teplo? • je rovno energii, kterou odevzdá nebo přijme těleso při teplené výměně • fyzikální veličina, značíme Q • jednotky 1J (joule), kJ, MJ, dříve cal (kalorie) Přijaté teplo tělesem závisí na: • hmotnosti tělesa - m • zvýšení teploty - t • materiálu tělesa - c
Měrná tepelná kapacita • popisuje „materiál“ tělesa • udává, kolik tepla přijme 1 kg určité látky, aby se ohřál o 1 °C • značíme c Nazpaměť: kJ • jednotka 1 voda: c = 4,18 kJ/kg.°C kg C • pro každou látku specifická • nalezneme v tabulkách
Dobrovolně: led: c = 2,09 kJ/kg.°C vzduch: c = 1,01 kJ/kg.°C
Výpočty • Využíváme dva vzorce
Q m c t Q m c t t0 • Pozor: teplo vyjde v kilojoulech (díky jednotce měrné tepelné kapacity)
Teplo Tepelná výměna prouděním
Závislost hustoty na teplotě • u plynů i kapalin: při zahřívání částice kmitají rychleji = látka se rozpíná = snižuje svou hustotu • z toho plyne: zahřátá látka je lehčí a stoupá vzhůru • kapaliny a plyny se promíchávají • probíhá tepelná výměna prouděním • pokus na youtube: https://www.youtube.com/watch?v=ypqjz9UUGEY
Prakticky • teplovodní ústřední topení (jak voda v radiátorech, tak vzduch v místnosti) • větroň, ptáci – plachtění, vzestupné proudy • Země – proudění = vítr (nad zahřátým pobřežím vzduch stoupá vzhůru a proudí od moře, v noci opačně, proč?) • lednička – kam umístíme chladící zařízení? • hrnec s vodou lze zahřívat jen vespod • Andělské zvonění
Teplo Tepelné záření
Zářící těleso • rozžhavené těleso vysílá světelné i tepelné záření (vlákno žárovky) • neviditelné (infračervené), ale cítíme jej pokožkou • šíří se i ve vakuu
Tepelné zářiče. Zdroj: mall.cz
Pohlcování záření • ne každé těleso pohlcuje záření stejně Zvýšení teploty závisí na: • vzdálenosti od zdroje • teplotě zdroje • barvě povrchu tělesa • úpravě povrchu tělesa Pohlcení záření různými materiály Zdroj: učebnice
Vzdálenost a teplota zdroje • čím je těleso blíže zdroji, tím více se ohřeje • čím je teplota zdroje větší, tím více se těleso ohřeje
Zdroj: frankuv-dvur.cz, levne-krby.eu
Barva povrchu • světlé barvy – špatně pohlcují záření • tmavé barvy naopak Využití: • světlé oblečení v létě • světlé slunečníky • světlý nátěr chladicích aut • tmavě natřené nádoby na ohřev vody Kempingová sprcha. Zdroj:www.trueswords.com
Úprava povrchu • lesklý hladký povrch záření odráží a pohlcuje málo • hrubý hrbolatý matný povrch pohlcuje hodně Využití: • žaluzie v oknech (jaké?) • lesklá fólie za radiátor • lesklý vnitřek termosky Zrcadlová fólie k tepelné izolaci budov Zdroj: sunflex.cz
Solární panely (kolektory) • • • • •
k ohřevu teplé vody neplést s fotovoltaickým panelem napojení na zásobník a na kotel umístění na střeše jižním směrem ekologický obnovitelný zdroj energie
Zdroj:solarninovinky.cz
Přenos tepla • Vedením – zejména pevné látky, musí se dotýkat, probíhá do vyrovnání teplot těles, ve vakuu neprobíhá • Prouděním – kapaliny a plyny, vliv rozdílných hustot (gravitace), dochází k přenosu látky • Zářením – přenos na dálku, nejlépe probíhá ve vakuu, závisí na schopnosti látek záření pohlcovat nebo odrážet
