Učební texty z fyzika – 1. ročník, zdravotnické lyceum – 2015/2016
Vnitřní energie, práce a teplo
Míček upustíme z výšky na podlahu o Míček padá – zvětšuje se ___________, zmenšuje se _____________ . Celková mechanická energie se _______________________o Míček se od země odrazí a stoupá vzhůru – zvětšuje se _____________, zmenšuje se _______________. Celková mechanická energie se __________________________. Platí __________________________________________________________________
U skutečného míčku a skutečné podlahy se po každém odrazu míček odrazí do ________________ výšky jeho mechanická energie se __________________ až míček zůstane v klidu na podlaze.
I přesto ale platí zákon zachování energie. Mechanická energie se změnila na jiné formy. o ______________ se teplota míčku, podlahy a vzduchu – mechanická energie míčku se změnila na vnitřní energii soustavy míček-vzduch-podlaha.
Vnitřní energie tělesa Vnitřní energii tělesa (soustavy) značíme _______. Je dána součtem celkové kinetické energie neuspořádaně se pohybujících částic tělesa (_________________, ________________ a ____________) a celkové potenciální energie vzájemné polohy částic.
Vnitřní energie ________________ konstantní veličinou.
Vnitřní energii tělesa můžeme zvýšit: o Konáním ________________________ - např. _______________________________ _____________________________________________________________________ o _____________________ výměnou
Zákona zachování energie: Při dějích probíhajících v izolované soustavě těles zůstává součet kinetické, potenciální a vnitřní energie těles konstantní.
A: Uveď příklady dějů, při kterých se konáním práce zvětšuje vnitřní energie tělesa.
B: Při šplhu po tyči je při sestupu nutné ručkovat. Proč není možné se po tyči spustit dolů? 1
Učební texty z fyzika – 1. ročník, zdravotnické lyceum – 2015/2016
C: těleso o hmotnosti 2 kg padá z výšky 15 m do písku. Vypočítejte jak se změní při dopadu vnitřní energie tělesa a písku.
Změna vnitřní energie tělesa při tepelné výměně. Teplo.
Ponoříme-li do teplé vody studenější těleso, pozorujeme _____________ teploty vody a ______________ teploty tělesa. Po určité době nastane _______________________ stav. o Při dotyku dochází ke _______________ částic na rozhraní těles a při tom částice teplejšího tělesa předají částicím studenějšího tělesa část své ________________ . o Toto předávání probíhá také mezi částicemi téhož tělesa, pokud mají ___________ teplotu. o Předávání energie neprobíhá konáním práce (tělesa jsou v klidu), ale tepelnou výměnou
Děj, při kterém neuspořádaně se pohybující částice teplejšího tělesa narážejí na částice dotýkajícího se studenějšího tělesa a předávají jim část energie, nazýváme _______________________________.
Odevzdá-li teplejší těleso chladnějšímu tepelnou výměnou energii, odevzdalo mu _____________ Teplo Q je určeno _____________________________, kterou při tepelné výměně odevzdá teplejší těleso studenějšímu. Jednotkou tepla je ______________.
Teplo vztahujeme k ___________________, nikoli k tělesu – nelze proto mluvit o teplu tělesa
Sledujeme ohřívání rukou: o Vnitřní energie rukou se zvýšila (ruce přijaly teplo) - ________________________ o Vnitřní energie vody se snížila (voda odevzdala teplo) - ______________________ o Tvoří-li ruce a voda ____________________ soustavu (teplo neutíká pryč), platí _________________________________ (Přijaté teplo ____________________ teplu odevzdanému). 2
Učební texty z fyzika – 1. ročník, zdravotnické lyceum – 2015/2016
Měrná tepelná kapacita A: Ve varné konvici o výkonu 2200 W ohříváme různé kapaliny. Najdi veličiny, které rozhodují o tom, jak dlouho bude třeba kapalinu ohřívat (a tedy jak velké množství tepla přijme). Záleží na:
Množství tepla potřebného k ohřátí m kilogramů vody o Δt stupňů:
_______________________
Měrná tepelná kapacita c
Množství _________________, které musíme dodat _________ látky, aby se ohřál o _______
Jednotka je ______________________
Různé hodnoty pro _________________ látky, ale i pro ________________ skupenství ___________ látky
Závisí na ________________ látky – hodnoty uvedeny v _____________________
B: Měrná tepelná kapacita vody je větší než měrná tepelná kapacita lihu. Rozhodni na základě tohoto tvrzení pravdivost následujících výroku. a) Abychom ochladili stejná množství lidu i vody o stejnou teplotu, musíme z vody odebrat více energie než z lihu.
b) Když stejně zahříváme vodu a líh, líh se rychleji ohřívá.
c) Energie 1000 J ohřeje o 1 K větší množství vody než lihu.
3
Učební texty z fyzika – 1. ročník, zdravotnické lyceum – 2015/2016
Tepelná kapacita __________ udává množství tepla potřebného k ohřátí tělesa o _________. Jednotkou je ___________________
Platí vztahy:
C: Jakou tepelnou kapacitu má hliníková nádoba o hmotnosti 50 g? Měrná tepelná kapacita hliníku je 896 J∙kg-1.
D: Na obr. 2-9 jsou grafy změny teploty dvou těles stejné hmotnosti jako funkce tepla přijatého tělesy. Jaká je počáteční a konečná teplota obou těles? Jaké jsou měrné tepelné kapacity látek, jestliže hmotnost každého tělesa je 2 kg?
4
Učební texty z fyzika – 1. ročník, zdravotnické lyceum – 2015/2016
Kalorimetrická rovnice A: do 200 ml vody o teplotě 20 °C (pokojová teplota) přilijeme 150 ml vody o teplotě 80°C (horká voda). Odhadni teplotu výsledné teplé vody. Urči teplotu vody výpočtem. Odhadni teplotu vody, jaká by reálně byla naměřena teploměrem.
Kalorimetrická rovnice : Teplo _________________________= teplo ___________________________
K experimentálnímu měření měrné tepelné kapacity se používají kalorimetry (metr na kalorie).
B: Kolik studeného čaje o teplotě 20°C musíme nalít do 0,25 l horkého čaje o teplotě 80°C, abychom získali čaj o teplotě 45°C?
5
Učební texty z fyzika – 1. ročník, zdravotnické lyceum – 2015/2016
C: Železné závaží o hmotnosti 200 g hodíme do 0,5 litru vody o teplotě 20°C. Teplota vody se ustálila na 22°C. Jaká byla původní teplota závaží?
6
Učební texty z fyzika – 1. ročník, zdravotnické lyceum – 2015/2016
První termodynamický zákon _________________________- pohyb částiv látek způsobuje, že mají tělesa _________________ energii ____, která _________________ s teplotou. Vnitřní energii tělesa můžeme měnit dvěma způsoby: o Konáním práce
W
0 , když okolí koná práci na tělesu
W
0 , když těleso koná práci na okolí
o Tepelnou výměnou
Q
0, když těleso teplo přijímá
Q
0, když těleso teplo odevzdává
Přírůstek vnitřní energie soustavy se rovná součtu práce vykonané okolními tělesy působícími na soustavu silami a tepla odevzdaného okolními tělesy soustavě.
Rovnici nazýváme první termodynamický zákon.
Mohou nastat dva speciální případy dějů:
Q = 0 (___________________________ děj) - _____________________ k výměně tepla s okolím. Platí: ____________________________
W = 0 – při ději se nekoná práce a platí: ________________________________
První termodynamický zákon můžeme zapsat také ve tvaru ______________________________, který vyjadřuje, že teplo dodané soustavě se rovná ___________________ přírůstku její _________________________________ a ________________________, kterou vykonala soustava.
7
Učební texty z fyzika – 1. ročník, zdravotnické lyceum – 2015/2016
Přenos vnitřní energie Přenos vnitřní energie z míst s vyšší teplotou do míst s nižší teplotou se může uskutečnit 3 způsoby:
Tepelnou výměnou _____________________ o Tepelná vodivost je u různých látek různá o Nejlepší tepelnou vodivost mají ________________, tepelná vodivost vody je _______________________. Nejmenší tepelnou vodivost mají ___________________, které se používají jako _______________________ .
Tepelnou výměnou _____________________ o Záření vyzařují všechna tělesa o Množství a druh záření závisí na ________________________ o Míra, do jaké předmět dopadající záření pohlcuje a sám se zahřívá, souvisí s jeho __________________ a typem ________________________
Např. v ___________________ triku nám bude __________________
o Např. Země je zahřívána ___________________________
Tepelnou výměnou _____________________ o Probíhá pouze u __________________________ o Závisí na rozdílu ____________________ a _______________________ tekutiny
A: Vysvětli: a) proč jsou vařečky vyrobeny ze dřeva? b) proč je vnitřní vybavení sauny dřevěné a ne kovové? B: Vysvětli, proč polévku míchat nemusíme, ale u krupicové kaše je míchání nutné.
C: Proč je během jasné noci větší zima, než když je v noci zataženo?
D: Vysvětli, proč je v létě povrch asfaltu mnohem teplejší než chodníky.
8
Učební texty z fyzika – 1. ročník, zdravotnické lyceum – 2015/2016
E:Vysvětli konstrukci termosky.
F: Vysvětli, jaké vláno by měl mít dobrý spací pytel (ve kterém je možné spát i při teplotách pod bodem mrazu).
G: Máme dva stejné kousky ledu. Jeden položíme volně na talířek, druhý zabalíme do teplého svetku. Který z obou kousků ledu roztaje dříve?
H: Největší tepelné ztráty domů způsobují okna. Jaká okna budou mít největší, jaké naopak nejmenší tepelné ztráty a proč?
I: Nejúspornější typ oken jsou okna vakuová. Mezery mezi skly jsou vzduchotěsně izolovány a místo vzduchu obsahují speciální plynnou náplň s malou tepelnou vodivostí. Proč není možné, aby vakuová okna měla místo vzduchu mezi skly vakuum?
9
