Fyzika pro lékařské a přírodovědné obory Ing. Petr Vácha ZS – Struktura a vlastnosti plynů

Ideální plyn Rozměry molekul ideálního plynu jsou zanedbatelně malé ve srovnání se střední vzdáleností molekul od sebe Molekuly ideálního plynu na sebe navzájem silově nepůsobí kromě vzájemných srážek Vzájemné srážky molekul ideálního plynu a srážky těchto molekul se stěnami nádoby jsou dokonale pružné

Rozdělení molekul podle rychlostí Rychlosti jednotlivých molekul závisí na teplotě plynů a dají se změřit, např. Lammetrův pokus.

Rozdělení molekul podle rychlostí II Střední kvadratická rychlost – taková rychlost, kterou by se pohybovaly všechny molekuly v soustavě a nebyla přitom změněn součet jejich kinetických energií

Vnitřní energie plynu a ekvipartiční teorém Vnitřní energie soustavy se mění při stejném látkovém množství jen s teplotou Na každý stupeň volnosti (translace, rotace, kmitání) připadá třetina U

Stavová rovnice ideálního plynu Plyn lze charakterizovat stavovými veličinami – tlak, teplota, objem, počet molekul, látkové množství Popisující veličinyTvar stavové rovnice p, V, T, N p, V, T, n p, V m, T p, V, T, m, M m

Termodynamické děje s ideálním plynem Izotermický děj Izochorický děj Izobarický děj Adiabatický děj

Izotermický děj Konstantní teplota Pro uzavřený systém platí: pV = konst. Nemění se teplota -> Teplo přijaté plynem se rovná práci, kterou vykoná

Izochorický děj Konstantní objem Pro uzavřený systém platí: p/T = konst. Obecně: W = p · ΔV Objem se nemění -> W=0, Q= ΔU

Izobarický děj Konstantní tlak Pro uzavřený systém platí: V/T = konst. Q= ΔU + W

Adiabatický děj Nedochází k tepelné výměně Pro uzavřený systém platí: pV κ = konst. κ = c p /c v ; c p = c v + R/M m W = ΔU

1) Určete hustotu kyslíku při tlaku 5 Mpa a teplotě 27 °C.

2) O kolik se zvětší vnitřní energie dusíku N2 o hmotnosti 200 g a jakou práci plyn vykoná, když se ohřeje z 20°C na 100°C? Řešte zvlášť pro izobarický a izochorický děj. c=1040 J/kgK

3) Žárovka se při výrobě plní dusíkem pod tlakem 50,6 kPa a teplotě 18 o C. Po rozsvícení teplota dosíku dosáhla 873 K. Praskne žárovka po rozsvícení, když víme, že vydrží přetlak 1 bar (10 5 Pa)?

4) Sklenici od okurek s průměrem hrdla 8 cm uzavřeme tak, že na ní položíme dřevěnou desku o rozměrech 15 x 20 cm a hmotnosti 0,2 kg. Jak velké závaží musíme položit na desku, pokud chceme, abychom uvnitř sklenice měli vzduch o tlaku 1 MPa?

5) V jaké hloubce pod povrchem jezera se bude hustota vzduchové bubliny rovnat 1 % hustoty vody (p : 1000 kg/m3). Teplota vzduchové bubliny je 4°C a venkovní tlak vzduchu je 0,1 MPa. Hustota vzduchu při normálním tlaku a teplotě 0°C je 1,293 g/m3.