5. Děje v plynech a jejich využití v praxi Název SŠ: SŠ-COPT Uherský Brod Autor: Mgr. Jordánová Marcela Název prezentace (DUMu): 5. Děje v plynech a jejich využití v praxi Název sady: Fyzika pro 3. a 4. ročník středních škol – obor mechanik seřizovač a technik puškař Ročník: 3. a 4. Číslo projektu: CZ.1.07./1.5.00/34.0727 Datum vzniku: 1.6.2012 – 30.6.2013 Uvedení autoři, není-li uvedeno jinak, jsou autory tohoto výukového materiálu a všech jeho částí. Tento projekt je spolufinancován ESF a státním rozpočtem ČR.

Záměrem této sady výukových materiálů s názvem Fyzika pro 3. a 4 Záměrem této sady výukových materiálů s názvem Fyzika pro 3. a 4. ročník středních škol – obor mechanik seřizovač a technik puškař je shrnout žákům vyšších ročníků technických oborů základní poznatky z fyziky. Jednotlivé DUMy (prezentace) v této sadě přiblíží postupně žákům jednotlivé fyzikální obory, se kterými se setkají v praxi i v hodinách na naší SŠ. Konkrétně tato prezentace je zaměřena na pochopení dějů v plynech a jejich využití v praxi

IDEÁLNÍ PLYN Zjednodušený model plynu Rozměry molekul neuvažujeme Neuvažujeme působení mezi molekulama Vzájemné srážky jsou dokonale pružné

STŘEDNÍ KVADRATICKÁ RYCHLOST Určuje rychlost, s jakou se pohybují všechny molekuly při konstantní kinetické energii Značí se vk ,jednotkou je m/s Hodnoty pro různé plyny jsou uvedeny v MCHF tabulkách

STŘEDNÍ KINETICKÁ ENERGIE Vyplývá z neuspořádáného posuvného pohybu molekul Závisí na teplotě a nezávísí na objemu Značí se Uo ,jednotkou je joule J (joule) Platí vztah: Uo = 3/2 k.T k - Boltzmannova konstanta T - termodynamická teplota

TLAK PLYNU Vzniká srážkami molekul se stěnami nádoby Závisí na hustotě ϱ a střední kvadratické rychlosti vk Platí vztah: p = 1/3 ϱ. vk 2 , jednotkou je pascal (Pa)

STAVOVÁ ROVNICE Vyjadřuje vztah mezi teplotou, tlakem, objemem a dalšími stavovými veličinami Existuje několik tvarů, nejjednodušší tvar je: p. V = N. k. T p – tlak, V – objem, N – počet molekul, T – termodynamická teplota, k – Boltzmannova konstanta

IZOTERMICKÝ DĚJ Je to děj, při kterém je teplota plynu stálá Platí: p. V = konst. Pro energii : ΔU = 0 Teplo přijaté plynem je rovno práci, kterou plyn vykoná

IZOCHORICKÝ DĚJ Je to děj, při kterém je objem plynu stálý Platí: p/ T = konst Plyn nekoná práci Teplo přijaté plynem je rovno přírůstku vnitřní energie

IZOBARICKÝ DĚJ Je to děj, při kterém je tlak plynu stálý Platí: V/ T = konst Mění se vnitřní energie plynu a plyn koná práci Teplo přijaté plynem je rovno přírůstku vnitřní energie a práce ·

ADIABATICKÝ DĚJ Je to děj, při kterém neprobíhá tepelná výměna mezi plynem a okolím Platí: Q= 0 a ΔU= W Při adiabatickém stlačení se teplota a energie zvětšuje Při adiabatickém rozpínání se teplota a energie zmenšuje ·

PRÁCE PLYNU Práce plynu W' při izobarickém ději závisí na tlaku p a změně objemu ΔV Platí: W' = p. ΔV Pokud se objem zvětší, je práce kladná Pokud vnější síla způsobí zmenšení objemu, je práce záporná ·

KRUHOVÝ DĚJ (CYKLICKÝ) Je to děj,při kterém je konečný stav soustavy stejný jako počátečný Práci, kterou může vykonat plyn uzavřený v nádobě, má omezenou hodnotu Objem plynu se nemůže neustále zvětšovat Tepelný stroj může trvale pracovat, jestliže se po skončení expanze vrátí do původního stavu ·

TEPELNÉ STROJE Jsou to hnací stroje, které mění část vnitřní energie na pohybovou energii Pracovní látkou může být plyn nebo pára Vnitřní energie se předává tepelnou výměnou Při expanzi koná pracovní látka práci proti vnějším silám a uvádí do pohybu stroje (např. pilu, brusku, vrtačku ) ·

DRUHY MOTORŮ Parní motory – patří sem parní stroj a turbína,pracovní látkou je vodní pára Spalovací motory – pracovní látkou je plyn Patří sem pístové motory (např. plynová turbína, zážehový a vznětový motor), dále pak reaktivní motory (např. proudový a raketový motor ) ·

Kontrolní test Skupina A Popiš ideální plyn Střední kinetická energie Stavová rovnice- tvar Popiš izobarický a izochorický děj Popiš kruhový děj Druhy motorů

Kontrolní test Skupina B Střední kvadratická rychlost Popiš tlak plynu Popiš izotermický a adiabatický děj Práce plynu Co jsou to tepelné stroje

Seznam zdrojů pro textovou část SVOBODA, E. a kol. Přehled středoškolské fyziky. 3. vyd. Praha: Prometheus s.r.o., 2005 LEPIL, O. a kol. Fyzika pro střední školy 1.díl. 3. vyd. Praha: Prometheus s.r.o., 1995