Vnitřní energie, práce, teplo

Prezentace na téma: "Vnitřní energie, práce, teplo"— Transkript prezentace:

1 Vnitřní energie, práce, teplo
Podmínky používání prezentace Stažení, instalace na jednom počítači a použití pro soukromou potřebu jednoho uživatele je zdarma. Použití pro výuku jako podpůrný nástroj pro učitele či materiál pro samostudium žáka, rovněž tak použití jakýchkoli výstupů (obrázků, grafů atd.) pro výuku je podmíněno zakoupením licence pro užívání software E-učitel příslušnou školou. Cena licence je 250,- Kč ročně a opravňuje příslušnou školu k používání všech aplikací pro výuku zveřejněných na stránkách Na těchto stránkách je rovněž podrobné znění licenčních podmínek a formulář pro objednání licence. Pro jiný typ použití, zejména pro výdělečnou činnost, publikaci výstupů z programu atd., je třeba sjednat jiný typ licence. V tom případě kontaktujte autora pro dojednání podmínek a smluvní ceny. OK © RNDr. Jiří Kocourek 2013

2 Vnitřní energie, práce, teplo
© RNDr. Jiří Kocourek 2013

3 Vnitřní energie tělesa
Opakování: Zákon zachování mechanické energie – při všech mechanických dějích zůstává celková mechanická energie izolované soustavy konstantní. Em = Ek + Ep

4 Odraz míčku po volném pádu na podložku
Vnitřní energie tělesa Opakování: Zákon zachování mechanické energie – při všech mechanických dějích zůstává celková mechanická energie izolované soustavy konstantní. Em = Ek + Ep Odraz míčku po volném pádu na podložku

5 Odraz míčku po volném pádu na podložku
Vnitřní energie tělesa Opakování: Zákon zachování mechanické energie – při všech mechanických dějích zůstává celková mechanická energie izolované soustavy konstantní. Em = Ek + Ep Odraz míčku po volném pádu na podložku

6 Odraz míčku po volném pádu na podložku
Vnitřní energie tělesa Opakování: Zákon zachování mechanické energie – při všech mechanických dějích zůstává celková mechanická energie izolované soustavy konstantní. Em = Ek + Ep Odraz podle zákona zachování mechanické energie Odraz míčku po volném pádu na podložku

7 Odraz míčku po volném pádu na podložku
Vnitřní energie tělesa Opakování: Zákon zachování mechanické energie – při všech mechanických dějích zůstává celková mechanická energie izolované soustavy konstantní. Em = Ek + Ep Odraz podle zákona zachování mechanické energie Skutečný odraz Odraz míčku po volném pádu na podložku

8 Odraz míčku po volném pádu na podložku
Vnitřní energie tělesa Opakování: Zákon zachování mechanické energie – při všech mechanických dějích zůstává celková mechanická energie izolované soustavy konstantní. Em = Ek + Ep Odraz podle zákona zachování mechanické energie Skutečný odraz Odraz míčku po volném pádu na podložku Část mechanické energie se musela přeměnit na jinou formu energie.

9 Vnitřní energie tělesa
Vnitřní energie – součet kinetických energií neuspořádaného pohybu částic a jejich vzájemných potenciálních energií. Značíme většinou písmenem U, jednotka je 1 J ... joule.

10 Vnitřní energie tělesa
Vnitřní energie – součet kinetických energií neuspořádaného pohybu částic a jejich vzájemných potenciálních energií. Značíme většinou písmenem U, jednotka je 1 J ... joule. S rychlostí (a tedy i kinetickou energií) neuspořádaného pohybu částic přímo souvisí teplota tělesa: Navenek se zvýšení (snížení) vnitřní energie projeví většinou zvýšením (snížením) teploty.

11 Vnitřní energie tělesa
Vnitřní energie – součet kinetických energií neuspořádaného pohybu částic a jejich vzájemných potenciálních energií. Značíme většinou písmenem U, jednotka je 1 J ... joule. S rychlostí (a tedy i kinetickou energií) neuspořádaného pohybu částic přímo souvisí teplota tělesa: Navenek se zvýšení (snížení) vnitřní energie projeví většinou zvýšením (snížením) teploty. Změny vnitřní energie: – konáním mechanické práce (např. tření, stlačení plynu, pád tělesa z výšky atd.) – tepelnou výměnou (např. smíchání teplé a studené vody, ohřívání tělesa plamenem atd.)

12 Tepelná výměna, teplo Tepelná výměna: Děj, při němž částice teplejšího tělesa narážejí do částic studenějšího tělesa a předávají jim část své energie.

13 Tepelná výměna, teplo Tepelná výměna: Děj, při němž částice teplejšího tělesa narážejí do částic studenějšího tělesa a předávají jim část své energie. Teplo: Fyzikální veličina; udává množství vnitřní energie, kterou předalo teplejší těleso studenějšímu při tepelné výměně. Značíme většinou písmenem Q, jednotka je 1 J ... joule.

14 Kalorimetr: Tepelně izolovaná nádoba, v níž provádíme měření tepla přijatého nebo odevzdaného tělesem. V kalorimetru směšujeme dvě kapaliny o různých teplotách, nebo vkládáme pevná tělesa do kapaliny atd. Měříme teplo, které odevzdalo teplejší těleso a přijalo chladnější.

15 Q = c · m · (t2 – t1) = c · m · Dt Q c = m · Dt
Přijme-li těleso teplo Q, zvýší se jeho teplota. Rozdíl teplot závisí na: – hmotnosti tělesa (m) – měrné tepelné kapacitě (c) Q = c · m · (t2 – t1) = c · m · Dt Q c = Jednotka 1 J · kg -1 · K -1 m · Dt Měrná tepelná kapacita: Fyzikální veličina charakteristická pro danou látku za daných podmínek. Určuje, jaké teplo je třeba dodat 1 kg látky, aby se jeho teplota zvýšila o 1 K.

16 Kalorimetrická rovnice
Do tepelně izolované nádoby (kalorimetru) vložíme dvě látky (dvě kapaliny nebo kapalinu a pevnou látku) s rozdílnými teplotami t1 a t2 (předpokládejme např. t1 > t2). Po dosažení rovnovážného stavu se teplota ustálí na výsledné teplotě t . Teplo odevzdané teplejším tělesem: Q1 = c1 · m1 · (t1 – t) Teplo přijaté studenějším tělesem: Q2 = c2 · m2 · (t – t2) Jelikož nedocházelo k tepelné výměně s okolím, musí platit: Q1 = Q2 ; tedy: c1 · m1 · (t1 – t) = c2 · m2 · (t – t2)

17 Kalorimetrická rovnice
Pokud bychom nezanedbali tepelnou výměnu mezi látkou a kalorimetrem, musíme započítat i teplo, které přijme kalorimetr od teplejšího tělesa (předpokládáme, že na počátku měl stejnou teplotu jako studenější těleso, tedy t2). Teplo přijaté kalorimetrem: Qk = Ck · (t – t2) Ck tepelná kapacita kalorimetru Jednotka 1 J · K -1 Kalorimetrická rovnice při započtení tepelné kapacity kalorimetru: c1 · m1 · (t1 – t) = (c2 · m2 + Ck) · (t – t2)

18 1. termodynamický zákon Opakování: Vnitřní energii tělesa (soustavy) lze měnit: – konáním mechanické práce – tepelnou výměnou Uvažujeme-li pouze termodynamické děje, nelze vnitřní energii měnit jinými procesy.

19 1. termodynamický zákon DU = W + Q
Opakování: Vnitřní energii tělesa (soustavy) lze měnit: – konáním mechanické práce – tepelnou výměnou Uvažujeme-li pouze termodynamické děje, nelze vnitřní energii měnit jinými procesy. Při všech termodynamických dějích se přírůstek vnitřní energie soustavy rovná součtu mechanické práce, kterou na tuto soustavu vykonaly vnější síly a tepla, které tato soustava přijala. Matematické vyjádření: DU = W + Q

20 1. termodynamický zákon DU = W + Q
Opakování: Vnitřní energii tělesa (soustavy) lze měnit: – konáním mechanické práce – tepelnou výměnou Uvažujeme-li pouze termodynamické děje, nelze vnitřní energii měnit jinými procesy. Při všech termodynamických dějích se přírůstek vnitřní energie soustavy rovná součtu mechanické práce, kterou na tuto soustavu vykonaly vnější síly a tepla, které tato soustava přijala. Matematické vyjádření: DU = W + Q 1. termodynamický zákon je vlastně zákon zachování energie pro termodynamické děje

21 1. termodynamický zákon DU = W + Q
Opakování: Vnitřní energii tělesa (soustavy) lze měnit: – konáním mechanické práce – tepelnou výměnou Uvažujeme-li pouze termodynamické děje, nelze vnitřní energii měnit jinými procesy. Při všech termodynamických dějích se přírůstek vnitřní energie soustavy rovná součtu mechanické práce, kterou na tuto soustavu vykonaly vnější síly a tepla, které tato soustava přijala. Matematické vyjádření: DU = W + Q 1. termodynamický zákon je vlastně zákon zachování energie pro termodynamické děje Dohoda o znaménkách: DU>0 pokud se vnitřní energie soustavy zvýšila; DU<0 pokud se vnitřní energie snížila W>0 pokud vnější síly konaly práci; W<0 pokud soustava konala práci Q>0 pokud soustava přijala teplo; Q<0 pokud soustava odevzdala teplo

22 Přenos vnitřní energie
Ohřívá-li se studenější těleso (nebo jeho část) od teplejšího, může k tomu docházet různými způsoby: Vedením – částice spolu přímo sousedí, předávají si svou kinetickou energii

23 Přenos vnitřní energie
Ohřívá-li se studenější těleso (nebo jeho část) od teplejšího, může k tomu docházet různými způsoby: Vedením – částice spolu přímo sousedí, předávají si svou kinetickou energii zahřívání kovové tyče

24 Přenos vnitřní energie
Ohřívá-li se studenější těleso (nebo jeho část) od teplejšího, může k tomu docházet různými způsoby: Vedením – částice spolu přímo sousedí, předávají si svou kinetickou energii zahřívání kovové tyče

25 Přenos vnitřní energie
Ohřívá-li se studenější těleso (nebo jeho část) od teplejšího, může k tomu docházet různými způsoby: Vedením – částice spolu přímo sousedí, předávají si svou kinetickou energii zahřívání kovové tyče

26 Přenos vnitřní energie
Ohřívá-li se studenější těleso (nebo jeho část) od teplejšího, může k tomu docházet různými způsoby: Vedením – částice spolu přímo sousedí, předávají si svou kinetickou energii únik tepla stěnami domu zahřívání kovové tyče

27 Přenos vnitřní energie
Ohřívá-li se studenější těleso (nebo jeho část) od teplejšího, může k tomu docházet různými způsoby: Vedením – částice spolu přímo sousedí, předávají si svou kinetickou energii Různé látky mají různou tepelnou vodivost. Dobré vodiče tepla: kovy Špatné vodiče tepla (dobrá tepelná izolace): dřevo, voda, vzduch

28 Přenos vnitřní energie
Ohřívá-li se studenější těleso (nebo jeho část) od teplejšího, může k tomu docházet různými způsoby: Prouděním – teplejší látka se pohybuje a proniká do studenější ohřívání vody v nádobě

29 Přenos vnitřní energie
Ohřívá-li se studenější těleso (nebo jeho část) od teplejšího, může k tomu docházet různými způsoby: Prouděním – teplejší látka se pohybuje a proniká do studenější ohřívání vody v nádobě

30 Přenos vnitřní energie
Ohřívá-li se studenější těleso (nebo jeho část) od teplejšího, může k tomu docházet různými způsoby: Prouděním – teplejší látka se pohybuje a proniká do studenější ohřívání vody v nádobě

31 Přenos vnitřní energie
Ohřívá-li se studenější těleso (nebo jeho část) od teplejšího, může k tomu docházet různými způsoby: Prouděním – teplejší látka se pohybuje a proniká do studenější ohřívání vody v nádobě

32 Přenos vnitřní energie
Ohřívá-li se studenější těleso (nebo jeho část) od teplejšího, může k tomu docházet různými způsoby: Prouděním – teplejší látka se pohybuje a proniká do studenější ohřívání vody v nádobě

33 Přenos vnitřní energie
Ohřívá-li se studenější těleso (nebo jeho část) od teplejšího, může k tomu docházet různými způsoby: Prouděním – teplejší látka se pohybuje a proniká do studenější ohřívání vody v nádobě vytápění místnosti

34 Přenos vnitřní energie
Ohřívá-li se studenější těleso (nebo jeho část) od teplejšího, může k tomu docházet různými způsoby: Prouděním – teplejší látka se pohybuje a proniká do studenější ohřívání vody v nádobě vytápění místnosti

35 Přenos vnitřní energie
Ohřívá-li se studenější těleso (nebo jeho část) od teplejšího, může k tomu docházet různými způsoby: Prouděním – teplejší látka se pohybuje a proniká do studenější ohřívání vody v nádobě vytápění místnosti

36 Přenos vnitřní energie
Ohřívá-li se studenější těleso (nebo jeho část) od teplejšího, může k tomu docházet různými způsoby: Prouděním – teplejší látka se pohybuje a proniká do studenější ohřívání vody v nádobě vytápění místnosti

37 Přenos vnitřní energie
Ohřívá-li se studenější těleso (nebo jeho část) od teplejšího, může k tomu docházet různými způsoby: Prouděním – teplejší látka se pohybuje a proniká do studenější ohřívání vody v nádobě vytápění místnosti

38 Přenos vnitřní energie
Ohřívá-li se studenější těleso (nebo jeho část) od teplejšího, může k tomu docházet různými způsoby: Zářením – teplejší látka vyzařuje elektromagnetické záření (při běžných teplotách infračervené), dopadá-li záření na studenější látku, zahřívá ji.

39 Přenos vnitřní energie
Ohřívá-li se studenější těleso (nebo jeho část) od teplejšího, může k tomu docházet různými způsoby: Zářením – teplejší látka vyzařuje elektromagnetické záření (při běžných teplotách infračervené), dopadá-li záření na studenější látku, zahřívá ji.

40 Přenos vnitřní energie
Ohřívá-li se studenější těleso (nebo jeho část) od teplejšího, může k tomu docházet různými způsoby: Zářením – teplejší látka vyzařuje elektromagnetické záření (při běžných teplotách infračervené), dopadá-li záření na studenější látku, zahřívá ji.

41 Přenos vnitřní energie
Ohřívá-li se studenější těleso (nebo jeho část) od teplejšího, může k tomu docházet různými způsoby: Zářením – teplejší látka vyzařuje elektromagnetické záření (při běžných teplotách infračervené), dopadá-li záření na studenější látku, zahřívá ji.

42 Obrázky, animace a videa použité v prezentacích E-učitel jsou buď originálním dílem autora, nebo byly převzaty z volně dostupných internetových stránek.