Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Opékání na ohni Termomechanika na polích a lukách rozcestí.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "Opékání na ohni Termomechanika na polích a lukách rozcestí."— Transkript prezentace:

1

2 Opékání na ohni Termomechanika na polích a lukách rozcestí

3 Rozcestí Fotogalerie Opékání Pečicí teplo Místo pečení Chléb a sýr Termo mechanika Sdílení tepla Konvekce Kondukce Radiace Změna teploty Změna skupenství

4 Práce s nožem – krájení špekáčků rozcestí

5 Opékání špekáčků rozcestí

6 Zpětná vazba  Pojem z kybernetiky, popisující vlastnosti vzájemných vztahů mezi dvěma a více prvky, které se vzájemně ovlivňují  Pozitivní zpětná vazba: čím víc, tím víc –Změní-li se jeden prvek jedním směrem, vyvolá takovou odezvu, že druhý prvek změní první opačným směrem – vyrovná vzniklou odchylku (stále rychlejší pečení tmavnoucího opékaného špekáčku, sýra či krajíce)  Negativní zpětná vazba: čím víc, tím míň –Změní-li se jeden prvek jedním směrem, vyvolá takovou odezvu, že druhý prvek změní první opačným směrem – vyrovná vzniklou odchylku (kymácení draka ve větru) rozcestí

7 Jak se pečou špekáčky? α E – vektor intenzity tepelného záření [J/m 2.s] S – vektor plochy povrchu [m 2 ] Q – tepelný příkon [J/s] Q = E.S = =E.S.cos( α) Radiace: E = S.t.σ.ε. Δ(T 4 ) rozcestí

8 Teplo předávané špekáčku Teoreticky jde o dost složitou úlohu: –Teplo dopadající na elementární plošku je integrálem intenzity vyzařování přes celou zářící plochu (uhlíky) E D = ∫∫ E v (x v,y v,z v ).r(x v,y v,z v, x D,y D,z D ).dS –Teplo dopadající na celý špekáček je integrálem skalárního součinu vektorů elementárních plošek špekáčku přes celý špekáček a intenzit vyzařování na tyto plošky dopadajících Q D = ∫∫ E D (x v,y v,z v ).dS rozcestí

9 Často lidé opékají špekáčky nad plameny – tedy konvekcí; to je ovšem chybně:konvekcí • teplota vzduchu nad ohněm je nižší, než u uhlíků • a vzduch nad plameny obsahuje zbytky nespálených uhlovodíků, často cyklických a značně kancerogenních (a to je vážnější). Jak špatně péct špekáčky? rozcestí

10 Správné je opékat blízko žhavých uhlíků mimo dosah plamenů (radiací): • teplota je tam mnohem vyšší (lze opéct i sýr a chléb)sýr a chléb • kouř a jiné zplodiny nemají ke špekáčku přístup • … ale pozor! Je třeba hlídat, aby záření dopadalo rovnoměrně na co největší plochu špekáčku! • s postupujícím opékáním obvykle špekáček tmavne – roste emisivita a tedy účinnost ohřevu radiací! Pozor na spálení! (toto nebezpečí je ještě větší u opékaného sýra nebo chleba!) – pozitivní zpětná vazba: čím víc, tím víc emisivita radiacípozitivní zpětná vazba Jak správně péct špekáčky? rozcestí

11 Jak opékat krajíc chleba a sýr? V podstatě stejně jako špekáček; důležitá je velikost a způsob nabodnutí na klacek: –Sýr (eidamská cihla nízkotučná) nakrájet na kostičky o straně asi 3 cm (pozor aby nepraskla – stane-li se to, nemá smysl pokoušet se o opékání –pružnost sýra a jeho napružení se sýr bezpečně shodí!) –Krajíc chleba ukrojit „tlustý“ a nabodnout na plocho! (pozor, aby neprasknul – viz předchozí bod) –Oba při opékání rychle tmavnou a tím se rychlost opékání prudce zvyšuje – pozor na spálení! rozcestí

12 Předávání tepla Jakými způsoby lze teplo předávat? Jaké důsledky má předávání tepla? KondukcíKonvekcí Radiací Změna skupenství  Změna teploty  rozcestí

13  Předávání tepla mezi dvěma látkami, nejčastěji pevnou a kapalnou nebo plynnou Konvekce - proudění Q = S.t.θ.ΔT Q – předávané teplo [J] S – plocha, jíž je teplo předáváno [m 2 ] t – doba, po kterou je teplo předáváno [s] ΔT – rozdíl teplot mezi prostředími [K] Θ – součinitel konvekce [J/s.m 2.K] (malé řecké písmeno „theta“)součinitel konvekce rozcestí

14  Předávání tepla uvnitř látky – tělesa – od místa k místu (od molekuly k molekule) Kondukce - vedení Q = S.t.α.ΔT/l Q – předávané teplo [J] ΔT – rozdíl teplot mezi prostředími [K] α – součinitel vedení tepla [J/s.m.K]součinitel vedení tepla l – vzdálenost, na kterou je teplo předáváno [m] t – doba, po kterou je teplo předáváno [s] S – plocha, jíž je teplo předáváno [m 2 ] rozcestí

15  Předávání tepla prostřednictvím elektromagnetického vlnění průhledným nebo průsvitným prostředím Radiace – záření, sálání Q = S.t.σ.ε. Δ(T 4 ) Q – předávané teplo [J] S – plocha, jíž je teplo vyzařováno [m 2 ] t – doba, po kterou je teplo vyzařováno [s] ΔT – rozdíl teplot mezi prostředími [K] ε – součinitel radiace - emisivita [1] (malé řecké „epsilon“)součinitel radiace - emisivita σ – Stefan – Boltzmannova konstanta [J/s.m 2.K] („sigma“) rozcestí

16 Měrná tepelná kapacita Množství tepla, jež daný materiál hmotnosti 1 kg ohřeje (ochladí) o 1 K (°C) c = Q/m.ΔT [kJ/kg.K] c – měrná tepelná kapacita Q - množství tepla (energie) ΔT – rozdíl teplot m – hmotnost Voda a měrná tepelná kapacita: Tepelná kapacita vody je nejvyšší z běžných látek – přibližně 4,2 kJ/kg.K. Tato hodnota se mírně mění s teplotou, běžně ji lze brát jako konstantu. Proto se voda hodí jako teplený akumulátor do solárních a podobných alternativních systémů. Tato vlastnost vody je dána zvláštní molekulární strukturou vody (H 2 O, H 4 O 2, H 6 O 3 ) rozcestí

17 Součinitel tepelné vodivosti Množství tepla, jež daným materiálem projde za 1 sekundu plochou 1 m 2 na vzdálenost 1 m při rozdílu teplot 1 K (°C) α = Q/t.S.(1/l).ΔT [kJ/s.m.K] Q - množství tepla (energie) t – čas l – vzdálenost S – plocha (průřez) ΔT – rozdíl teplot (míst oddělených vzdáleností l) α – součinitel tepelné vodivosti najdeme v tabulkách, pozor na rozsah! Látky podle „α“ Tepelné vodiče: veliké „α“; zejména kovy (Ag, Cu, …) Tepelné izolanty: malé „α“; Organické látky, plasty, keramiky; zejména hmoty s velkým obsahem vzduchu v malých komůrkách: pěny, vlny, vaty, … rozcestí

18 Součinitel konvekce Teplo, jež z jednoho prostředí do druhého projde za 1 sekundu plochou 1 m 2 při rozdílu teplot 1 K (°C) θ = Q/t.S.ΔT [kJ/s.m 2.K] Q - množství tepla (energie) t – čas S – plocha přenosu tepla ΔT – rozdíl teplot prostředí θ – součinitel tepelné vodivosti nutno změřit Typy konvekce: Přirozená konvekce: malé „ θ“; konvekce poháněna jen rozdílem hustot (radiátor – vzduch) Nucená konvekce: velké „θ“; Tekutina uměle poháněna: čerpadlo, ventilátor, foukání, rozcestí

19 Emisivita - ε Vyjadřuje schopnost povrchu tělesa vyzařovat či pohlcovat teplo Nutno změřit Dokonale černé těleso: ε = 1 Dokonale bílé těleso: ε = 0 Tmavé povrchy: ε  1; tepelné výměníky se vyrábějí nejlépe tmavé (mřížka za ledničkou, tepelné kolektory, …) Světlé povrchy: ε  0; tepelné izolátory se vyrábějí nejlépe světlé či zrcadlové (termoska, lední medvěd, …) rozcestí

20  Dodáváme-li tělesu teplo beze změny skupenství, roste jeho teplota Změna teploty Q = m.c.ΔT Q – teplo [J] m – hmotnost [kg] ΔT = T 2 -T 1 rozdíl teplot [K, °C] c – měrná tepelná kapacita [J/kg.K] rozcestí

21  Dodáváme-li látce teplo za vhodných podmínek, mění se skupenství ve volnější – a naopak Změna skupenství Q = m.l t,v,s Q – teplo [J] m – hmotnost [kg] l t,v,s – měrné skupenské teplo [J/kg] tání/tuhnutí varu/kondenzace sublimace/desublimace rozcestí

22 Změny skupenství Pevná látka Kapalina Plyn +Q -Q rozcestí

23  Je třeba vyvolat teplotní vlny. Teplo pak bude špekáčkem postupovat tak, že se vždy povrch ohřeje na vysokou teplotu, která – poté, co se příslušná strana špekáčku odkloní od žáru – postupuje dovnitř jako vlna. Postupně se tak prohřeje celý objem, aniž by se povrch příliš spálil (povrch je vysokou teplotou namáhán nejvíc, proto je opečený) Proč je třeba špekáčkem otáčet? rozcestí T[°C] Směrem k ohni má povrch nejvyšší teplotu Směrem od ohně povrch nejrychleji chladne – vnitřek je teplejší

24 Poděkování  Řediteli Střední školy stavební Jihlava dr. Pavlu Tomanovi za nesamozřejmé pověření výukou fyziky  Studentům 2. ročníku technického lycea školního roku 2005/06 výše uvedené školy za ochotu hrát si i s rizikem upatlání se lepidlem, pořezání nožem či popálení se ohněm a provázkem – i za vstřícnost, píli a nadšení – nejsou samozřejmé a umožnily vyrobit a vyzdobit draka, připravit dřevo, zapálit a udržovat oheň,…  Těmtýž studentům za ocenění konečného úspěchu celé akce – pro učitele je to významná odměna a povzbuzení  Jmenovitě Matěji Ferdovi za foto- a videodokumentaci Tomáš Krásenský rozcestí


Stáhnout ppt "Opékání na ohni Termomechanika na polích a lukách rozcestí."

Podobné prezentace


Reklamy Google