Digitální učební materiál Autor: Ing. Bc. Pavel Kolář Předmět/vzdělávací oblast: Základy přírodních věd - Fyzika Tematická oblast: Termika Téma: Práce ideálního plynu Ročník: 2. Datum vytvoření: prosinec 2013 Název: VY_32_INOVACE_08.2.13.FYZ Anotace: Učební materiál se zabývá prací plynu a jejím praktickým využitím. Metodický pokyn: Prezentace je primárně určena ke zkvalitnění výuky v hodinách fyziky, ale může být využita i k samostudiu nebo pro distanční formu vzdělávání. Otázky na konci tématu ověří u žáků pochopení probíraného učiva. Materiál vyžaduje použití multimediálních prostředků (PC a dataprojektoru).

Práce ideálního plynu

Práce plynu posouvá píst stálou tlakovou Ve válci s pohyblivým pístem o plošném obsahu S je uzavřený plyn; Obrázek 13.1. Práce plynu Když plyn zahřejeme, začne se rozpínat a při stálém tlaku p posouvá píst stálou tlakovou silou F: Probíhá izobarický děj (p = konst.).

Práce plynu Posunutím pístu po dráze s, vykoná plyn práci W´: Obrázek 13.2. Práce plynu

Práce plynu Práce plynu při izobarickém ději je rovna součinu tlaku p plynu a přírůstku jeho objemu V: Teplo Q dodané plynu během zahřívání se spotřebuje na konání práce W´ a změnu vnitřní energie U :

Práce plynu Při izotermickém ději se teplota plynu nemění a jeho vnitřní energie je konstantní: Teplo Q přijaté plynem během zahřívání se spotřebuje na konání mechanické práce W´: Aby proběhl izotermický děj, je nutná dokonalá tepelná výměna mezi plynem a okolím.

Práce plynu Při izochorickém ději plyn zahříváme, ale jeho objem se nemění, píst se nepohybuje a plyn práci nekoná: Zahříváním se jen zvyšuje vnitřní energie plynu, roste jeho teplota a tlak:

Práce plynu Příklad Jakou práci vykoná plyn během jednoho zdvihu pístu spalovacího motoru, je-li průměrný tlak na píst 4 MPa? Motor má vrtání válce 65 mm a zdvih pístu 75 mm. Známe: Vrtání válce (průměr válce) d = 65 mm = 6,5 cm; Zdvih pístu (posunutí pístu) s = 75 mm = 7,5 cm; Vypočteme: Zdvihový objem válce V a práci plynu W´: Plyn během jednoho zdvihu pístu vykoná práci 1000 J.

Obrázek 13.3. Spalovací motor – JAWA 250 typ 353 Využití práce plynu Obrázek 13.3. Spalovací motor – JAWA 250 typ 353

Obrázek 13.4. Spalovací motor – TATRA 148 Využití práce plynu Obrázek 13.4. Spalovací motor – TATRA 148

Využití práce plynu Obrázek 13.5. Pneumatický rázový utahovák Obrázek 13.6. Pneumatická ráčna

Shrnutí nejdůležitějších poznatků Když zahřejeme plyn uzavřený ve válci s pohyblivým pístem, začne se plyn rozpínat, píst se posune a plyn vykoná práci W´: Práce plynu při izobarickém ději je rovna součinu tlaku p plynu a přírůstku jeho objemu V; Při izochorickém ději se objem plynu nemění, píst se nepohybuje a plyn práci nekoná; Práci plynu využíváme například ve spalovacích motorech nebo v pneumatickém nářadí.

Otázky a úkoly Kdy plyn koná práci? Práci koná například plyn uzavřený ve válci, který při zahřátí zvětšuje svůj objem a posouvá při tom pístem. Uveďte praktické příklady využití práce plynu. Práce plynu se využívá například ve spalovacích motorech nebo pneumatickém nářadí. Při kterém jednoduchém stavovém ději plyn práci nekoná? Při izochorickém ději, kdy plyn nemění svůj objem. Jak určíme velikost práce plynu při izobarickém ději? Práce plynu při izobarickém ději je rovna součinu tlaku plynu a přírůstku jeho objemu: W´= pV.

Použité zdroje LEPIL, Oldřich, BEDNAŘÍK, Milan, HÝBLOVÁ, Radmila. Fyzika pro střední školy I. 4. vyd. Praha: Prometheus, 2004, 266 s. Učebnice pro střední školy. ISBN 80-7196-184-1. BEDNAŘÍK, Milan, KUNZOVÁ, Vlasta, SVOBODA, Emanuel. Fyzika II pro studijní obory SOU. 1. vyd. Praha: SPN, 1986, 216 s. Učebnice pro střední školy. MIKLASOVÁ, Věra. Sbírka úloh z fyziky pro SOŠ a SOU. 1. vyd. Praha: Prometheus, 2005, 298 s. Učebnice pro střední školy. ISBN 80-7196-135-3. Autorem obrázků, pokud není uvedeno jinak, je autor výukového materiálu.