VNITŘNÍ ENERGIE TĚLESA

1. 17. února 2013VY_32_INOVACE_170302_Vnitrni_energie_telesa_DUM VNITŘNÍ ENERGIE TĚLESA Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je Mgr. Miroslava Víchová. Obchodní akademie a Střední odborná škola logistická, Opava, příspěvková organizace. Materiál byl vytvořen v rámci projektu OP VK 1.5 – EU peníze středním školám, registrační číslo CZ.1.07/1.5.00/34.0809.

2. 1. Vnitřní energie 2. Změna vnitřní energie tělesa prací 3. Změna vnitřní energie tepelnou výměnou

3. Vnitřní energie • Každé těleso, i když na něj nepůsobí žádné vnější síly, má určitou vnitřní energii. Těleso se skládá z částic, které se neustále pohybují a jsou v určité poloze. • Vnitřní energie • součet především celkové kinetické a potenciální energie částic, molekul nebo atomů (může se jednat i o energii elektrickou nebo chemickou) • je stavová veličina • je tím větší, čím vyšší je teplota tělesa • pokud je vyšší teplota tělesa, pohybují se částice rychleji • značí se U a jednotkou je joule [J] dále

4. Vnitřní energie • Tepelný pohyb částic • částice se neustále a neuspořádaně pohybují • tento pohyb se nazývá Brownův pohyb • důkazem pohybu je difuze Obr.1 zpět na obsah další kapitola

5. Změna vnitřní energie konáním práce • Ke změně vnitřní energie dochází konáním práce, tepelnou výměnou nebo látkovou výměnou. • Změna energie konáním práce probíhá: • při rozdělávání ohně třením • při obrábění kovů • při tření čepů v ložisku • při mletí kávy Zadřené ložisko u lokomotivy Přehřátí brzd u letadla dále

6. Změna vnitřní energie konáním práce • u nadzvukových letadel v důsledku odporu vzduchu • při pádu meteoritu nebo při pohybu umělých družic • v tepelných motorech Obr.2 Pád meteoritu v Rusku zpět na obsah další kapitola

7. Změna vnitřní energie tepelnou výměnou Tato výměna může probíhat vedením, zářením nebo prouděním. Tepelná výměna vedením (kondukcí) Do horkého čaje dáme nerezovou lžičku, po malé chvilce se zahřeje i část lžičky, která není ponořená v čaji. Vysvětlete tento jev. Obr.3 Částice lžičky, které nejsou v kontaktu s čajem získávají energii postupně díky nárazům částic lžičky ponořených v čaji. Tepelná energie se postupně šíří lžičkou a vnitřní energie se zvyšuje. odpověď dále

8. Změna vnitřní energie tepelnou výměnou Seřaďte látky podle tepelné vodivosti (začněte s nejméně vodivou látkou) Nejméně vede teplo vzduch, používá se jako tepelná izolace. Dřevo je také dobrý izolant, používáme ho např. při vaření. Voda je špatný vodič tepla. Kámen je spíše vodič než izolant. V kamenných domech je v zimě zima. Železné předměty se snadno ohřejí, jsou dobrými vodiči tepla. železo kámen odpověď voda vzduch dřevo dále

9. Změna vnitřní energie tepelnou výměnou Tepelná vodivost Ze všech látek vedou nejlépe teplo kovy. Ideálně pak kovy čisté (Ag, Cu, Al, W). Kovy, které vedou dobře teplo, vedou dobře i elektrický proud. Tato vlastnost kovů se využívá v technice (kovová chladící tělesa, elektrický vařič, kovové radiátory, stěna parního kotle). Vodivost kovů lze vysvětlit jejich stavbou. Rozkmitání jednoho atomu se rychle přenáší na sousední atomy. Kovy obsahují volné elektrony, ty se mohou pohybovat volněji a přenášet energii rychle do větších vzdáleností. Ostatní pevné látky jsou špatnými vodiči s výjimkou grafitu. Plyny a kapaliny špatně vedou teplo, používají se jako izolanty. Ideálním izolantem je vakuum. dále

10. Změna vnitřní energie tepelnou výměnou K izolaci se používají materiály: suché dřevo, textilie, písek, cihly, skelná vata, polystyren, sypké pórovité látky. Obr.4 Obr.5 Tepelná vodivost na Wikipedii dále

11. Změna vnitřní energie tepelnou výměnou Proč se za pokojové teploty zdají kovové předměty studenější než dřevěné? Co bychom cítili, kdyby teplota v místnosti přesahovala 45°C? Při dotyku rukou kovové předměty, které mají větší tepelnou vodivost, odvedou teplo z ruky. Na ruce cítíme chlad. Při teplotě místnosti 45°C by kovové předměty byly teplejší než ruka, ohřívaly by ruku. odpověď dále

12. Změna vnitřní energie tepelnou výměnou • Tepelná výměna zářením (sáláním) • Mezi dvěma tělesy dochází k vyzařování nebo pohlcování elektromagnetického záření. Tento děj je podmíněn tepelným pohybem atomů a molekul. Při vysílání tepelného záření se vnitřní energie tělesa zmenšuje. • Při dopadu záření na druhé těleso se záření může: • odrážet (např. od lesklé kovové plochy, zvýšení teploty tělesa je malé) • procházet (teplota tělesa se nezvýší) • pohlcovat (např. tmavou drsnou plochou, těleso se zahřívá) dále

13. Změna vnitřní energie tepelnou výměnou K popisu záření tělesa se zavádí pojem absolutně černé těleso. Je to těleso, které veškeré záření pohltí. Lze ho realizovat jako černý prostor s malým otvorem. Záření při vstupu do otvoru se několikrát odrazí, a proto se téměř všechno záření pohltí. Obr.6 Obr.7 dále

14. Změna vnitřní energie tepelnou výměnou Proč je během jasné noci větší zima, než když je zataženo? Za jasné noci uniká záření do vesmíru a povrch Země se ochlazuje. Pokud je zataženo, mraky část záření odrážejí zpět a povrch Země se ochlazuje pomaleji. odpověď dále

15. Změna vnitřní energie tepelnou výměnou Vysvětlete efekt propadajících se psích hovínek(větviček, kamínků) do sněhu v zimě za slunečného počasí. Dochází k tomu, že tato tělíska pohlcují více slunečního záření a zahřívají se. Sníh pod nimi taje rychleji. odpověď dále

16. Změna vnitřní energie tepelnou výměnou Změna vnitřní energie proudění Při ohřevu plynu nebo kapaliny vzniká proudění. Chladnější kapalina nebo plyn má větší hustotu a klesá v tíhovém poli dolů. Dochází k vytlačování teplejších vrstev vzhůru. Proudící tekutina přenáší tekutinu z teplejších míst do chladnějších. dále

17. Změna vnitřní energie tepelnou výměnou Vysvětlete, proč polévku při vaření většinou míchat nemusíme, ale u krupicové kaše je míchání nutné. Polévka je tekutější a při zahřívání se vrstvy promíchávají prouděním z velké části samy. U kaše, která je hustší, nedochází k proudění a kaše se u dna připaluje. Obr.8 odpověď dále

18. Změna vnitřní energie tepelnou výměnou Proč je topení v místnosti umístěno pod oknem? U oken se ochlazuje vzduch, který pak klesá na topení, kde se ohřívá a stoupá vzhůru. V místnosti vzniká koloběh vzduchu, který pomáhá k stejnoměrnému vytopení místnosti. odpověď dále

19. Změna vnitřní energie tepelnou výměnou Tepelná výměna prouděním má široké uplatnění v přírodě a technice. Lze pomocí ní vysvětlit řadu jevů v ovzduší. Proudění se také uplatňuje u tahu komínů. Proudění vzduchu na YouTube zpět na obsah konec

20. POUŽITÁ LITERATURA ŠTOLL, Ivan. Fyzika pro netechnické obory SOŠ a SOU. Praha: Prometheus, 2003. ISBN 80-7196-223-6

21. CITACE ZDROJŮ Obr.1 A.GREG. File:Translational motion.gif: WikimediaCommons [online]. 14 August 1995 [cit. 2013-02-17]. Dostupné pod licencí CreativeCommons z: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/6d/Translational_motion.gif Obr.2 PAOLA-CASTILLO. File:Paola-Castillo.jpg: WikimediaCommons [online]. 18 October 2012 [cit. 2013-02-17]. Dostupné pod licenci CreativeCommons z: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/2/29/Paola-Castillo.jpg Obr.3 SANDSTEIN. File:Turkish teawithsugar and spoon.jpg: WikimediaCommons [online]. 8 July 2010 [cit. 2013-02-17]. Dostupné pod licencí CreativeCommonsz: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/c/c5/Turkish_tea_with_sugar_and_spoon.jpg Obr.4 D-KURU. Soubor:Rockwoolcubes-inlay PNr°0091.jpg: WikimediaCommons [online]. 11 October 2008 [cit. 2013-02-17]. Dostupné pod licencí CreativeCommonsz: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/c/c3/Rockwool_cubes-inlay_PNr%C2%B00091.jpg Obr.5 RADOMIL. Soubor:Pustaki ceramiczne.jpg: Wikimedia Commons [online]. 19 February 2004 [cit. 2013-02-17]. Dostupnépod licencí CreativeCommonsz: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/56/Pustaki_ceramiczne.jpg Obr.6SANCHOM. Soubor:Canwest Place.jpg: WikimediaCommons [online]. 22 July 2008 [cit. 2013-02-17]. Dostupné pod licencí CreativeCommonsz: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/1b/Canwest_Place.jpg

22. CITACE ZDROJŮ Obr.7 BREWS OHARE. File:Black-body realization.png: Wikimedia Commons [online]. 28 January 2012 [cit. 2013-02-7]. Dostupnépod licencí CreativeCommonsz: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/0/08/Black-body_realization.png Obr.8 LUDEK. Soubor:Bramboracka.jpg Skočit na: Navigace, Hledání: WikimediaCommons [online]. 3 February 2008 [cit. 2013-02-17]. Dostupné pod licencí CreativeCommonsz: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/40/Bramboracka.jpg Pro vytvoření DUM byl použit Microsoft PowerPoint 2010.

23. Děkuji za pozornost. Miroslava Víchová