Název školyStřední odborná škola a Gymnázium Staré Město Číslo projektuCZ.1.07/1.5.00/ AutorMgr. Radomír Tomášů Název šablonyIII/2 – Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT Název DUMuTeplotní objemová roztažnost Stupeň a typ vzděláváníStřední odborná škola s maturitou Vzdělávací oblastFyzika Vzdělávací obor36-47-M/01 Tematický okruhFyzika pro stavaře Druh učebního materiáluVýukový materiál Cílová skupinaŽák, 1. ročník Anotace Žáci získají nové znalosti z fyziky a naučí se orientovat v základních pojmech teplota, teplotní objemová roztažnost Vybavení, pomůckyDilatometr Klíčová slovaTeplotní roztažnost Datum TEPLOTNÍ OBJEMOVÁ ROZTAŽNOST

2 Teplotní objemová roztažnost DÚ – bimetalový pásek se působením tepla (zvýší se teplota) prohýbá, jakmile teplota klesne, vrátí se do původní polohy. Využití: 1)Teplotní spínače (termostaty) 2)Bimetalový teploměr Zahřívání bimetalového pásku

3 V minulé kapitole převládal u těles jeden rozměr. Jestliže jsou rozměry srovnatelné, mění se celý objem tělesa. Tomuto tepelnému ději se říká teplotní objemová roztažnost. Dochází k ní u všech látek, ale zatím budeme počítat jen roztažnost pevných látek a kapalin. Změna objemu v závislosti na teplotě je dána obdobným výrazem jako změna délky: V = V 1* (1+β * Δt) β = 3 * α – teplotní součinitel objemové roztažnosti [K -1 ].

4 Pozn.: Kapaliny – např. rtuť, voda mají 10x větší součinitel β než sklo, proto se u kapalinových teploměrů projevuje hlavně zvětšování objemu kapaliny a zvětšování objemu skla není podstatné. Zvětšování otvorů v tělesech se projevuje, jako by tam byla okolní látka…. Např. i objem kovového hrnce. Protože voda a hliník, nebo ocel mají srovnatelný součinitel β (kovy ho mají trochu větší), při zahřívání téměř nepozorujeme „úbytek“ vody v hrnci.

5 Anomálie vody Většina látek s rostoucí teplotou zvětšuje objem, výjimku tvoří voda, která při teplotě 4°C (přesněji 3,98°C) mění tuto zvyklost – mezi 0°C a 4°C objem s rostoucí teplotou klesá. Voda má nejmenší objem při 4°C. Tomuto jevu se říká anomálie vody. Viz graf.

6 Při teplotách pod 0°C se nachází voda ve formě pevného skupenství (led) a ten s klesající teplotou objem zvětšuje (na rozdíl od jiných látek). Důsledkem tohoto jevu je např. roztržené potrubí, ve kterém zamrzla voda, vytlačené dno nádoby, v které jsme v zimě zapomněli vodu,….

7 Př.: S teplotní objemovou roztažností je spojena i hustota látky. Jak se mění hustota, jestliže objem tělesa roste? Hustota látky ρ je přímo úměrná hmotnosti tělesa m a nepřímo úměrná objemu tělesa V: ς = m/V Protože se hmotnost tělesa nemění, mění se jen hustota a objem. Jestliže objem tělesa roste, hustota látky klesá.

8 Př.: 1)Objem rtuti je při 18°C 50cm 3. Jaký objem bude mít rtuť při teplotě 42°C? β = 1, K -1 2)Hliníková nádoba má objem 2000ml při teplotě 30°C. Urči o kolik se zvětší objem při zvýšení teploty na 80°C. α = 2, K -1. Je třeba vypočítat β! 3)Jaká bude teplota vody u dna dostatečně hluboké přehrady v létě (teplota vzduchu je 20°C) a v zimě (teplota vzduchu je -10°C). Jak se bude teplota měnit směrem vzhůru ke hladině?

9 1)V = 50,2 cm 3 2)Δ V = 7ml 3)U dna přehrady bude vždy teplota 4°C. V létě směrem vzhůru teplota poroste od 4°C až po teplotu okolního vzduchu těsně u hladiny. V zimě bude směrem vzhůru klesat od 4°C až po 0°C těsně pod ledem.

Použité zdroje LEPIL, Oldřich. Fyzika pro střední školy vyd. Praha: Prometheus, 1995, 270 s. ISBN lighter.gifhttp://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/2/26/Bimetal_coil_reacts_to_ lighter.gif [cit.: ] [cit.: ] [cit.: ] 10