TeploČásticové složení látek

Částicové složení látek

• látky jsou složeny z částic nepatrných rozměrů

• částice: atomy, molekuly, ionty

• částice se neustále neuspořádaně pohybují

• důkaz: difúze a Brownův pohyb

• částice na sebe působí silami

Difúze. Zdroj:slideplayer.cz/slide/1930701/

Uspořádání částic – pevné skupenství

• krystalické: mřížka, pevně u sebe, pravidelné těleso -- krystal, daná teplota tání; většina látek

• amorfní: nepravidelně, netvoří krystaly, teplota tání v rozmezí; vosk, sklo, tuky, asfalt

Krystalický a amorfní oxid boritý.Zdroj: amper.ped.muni.cz

Diamant.Zdroj: vzostup.sk

Kapalné skupenství• snadnější pohyb částic, nepravidelné uspořádání

= tekutost, snadná změna tvaru

• ale poměrně blízko sebe = nestlačitelnost

Plynné skupenství• volný, zcela neuspořádaný pohyb = snadná difúze,

tekutost, tvar pouze v nádobě

• daleko od sebe, nepatrné přitažlivé síly = stlačitelnost a rozpínavost (vyplní celou nádobu)

Modely skupenství

Zdroj: www.glogster.com

TeploZahřívání těles při tření

Vnitřní energie tělesa

• zvýšení teploty = rychlejší pohyb částic ( jak rychle se rozpustí cukr v teplém a studeném čaji)

• platí i naopak: rychlejší pohyb zvyšuje teplotu

Celková pohybová energie všech částic v tělese je součástí vnitřní energie tělesa.

• vykonáním práce (při tření) ji můžeme zvýšit

TeploTepelná výměna vedením

Předání energie

• nalijeme čaj do hrnku – čaj se ochladí, hrnek ohřeje

• lžička se ohřeje v čaji celá, i když není ponořená

• rychlejší částice teplejšího tělesa předají energii pomalejším v chladnějším tělese

• probíhá tepelná výměna vedením

• tělesa se musí dotýkat

• teplo se předává až do vyrovnání teplot těles

Vodiče tepla

tepelné vodiče

• vnitřní stavba dovoluje rychlou tepelnou výměnu

• kovy, keramika

tepelné izolanty

• vnitřní stavba umožňuje jen pomalou tepelnou výměnu

• vzduch (vata, peří, molitan, srst, polystyren), dřevo, voda, sklo

• dokonalý izolant: vakuum (termosky)

Prakticky

• tepelné vodiče se zdají na dotek studené – rychle odvádějí teplo z rukou

• tepelné izolanty se zdají teplé – teplo z rukou odvádějí velmi pomalu

• přitom (měřením) mají stejnou teplotu

Zdroj: http://www.hk-phy.org/energy

TeploVelikost předaného tepla

Co je teplo?

• je rovno energii, kterou odevzdá nebo přijme těleso při teplené výměně

• fyzikální veličina, značíme Q

• jednotky 1J (joule), kJ, MJ, dříve cal (kalorie)

Přijaté teplo tělesem závisí na:

• hmotnosti tělesa - m

• zvýšení teploty - t

• materiálu tělesa - c

Měrná tepelná kapacita

• popisuje „materiál“ tělesa

• udává, kolik tepla přijme 1 kg určité látky, aby se ohřál o 1 °C

• značíme c

• jednotka

• pro každou látku specifická

• nalezneme v tabulkách

Ckg

kJ

1

Nazpaměť:voda: c = 4,18 kJ/kg.°C

Dobrovolně:led: c = 2,09 kJ/kg.°Cvzduch: c = 1,01 kJ/kg.°C

Výpočty

• Využíváme dva vzorce

• Pozor: teplo vyjde v kilojoulech (díky jednotce měrné tepelné kapacity)

tcmQ

0ttcmQ

TeploTepelná výměna prouděním

Závislost hustoty na teplotě

• u plynů i kapalin: při zahřívání částice kmitají rychleji = látka se rozpíná = snižuje svou hustotu

• z toho plyne: zahřátá látka je lehčí a stoupá vzhůru

• kapaliny a plyny se promíchávají

• probíhá tepelná výměna prouděním

• pokus na youtube: https://www.youtube.com/watch?v=ypqjz9UUGEY

Prakticky

• teplovodní ústřední topení (jak voda v radiátorech, tak vzduch v místnosti)

• větroň, ptáci – plachtění, vzestupné proudy

• Země – proudění = vítr (nad zahřátým pobřežím vzduch stoupá vzhůru a proudí od moře, v noci opačně, proč?)

• lednička – kam umístíme chladící zařízení?

• hrnec s vodou lze zahřívat jen vespod

• Andělské zvonění

TeploTepelné záření

Zářící těleso

• rozžhavené těleso vysílá světelné i tepelné záření (vlákno žárovky)

• neviditelné (infračervené), ale cítíme jej pokožkou

• šíří se i ve vakuu

Tepelné zářiče. Zdroj: mall.cz

Pohlcování záření

• ne každé těleso pohlcuje záření stejně

Zvýšení teploty závisí na:

• vzdálenosti od zdroje

• teplotě zdroje

• barvě povrchu tělesa

• úpravě povrchu tělesa

Pohlcení záření různými materiályZdroj: učebnice

Vzdálenost a teplota zdroje

• čím je těleso blíže zdroji, tím více se ohřeje

• čím je teplota zdroje větší, tím více se těleso ohřeje

Zdroj: frankuv-dvur.cz, levne-krby.eu

Barva povrchu

• světlé barvy – špatně pohlcují záření

• tmavé barvy naopak

Využití:

• světlé oblečení v létě

• světlé slunečníky

• světlý nátěr chladicích aut

• tmavě natřené nádoby na ohřev vody

Kempingová sprcha. Zdroj:www.trueswords.com

Úprava povrchu

• lesklý hladký povrch záření odráží a pohlcuje málo

• hrubý hrbolatý matný povrch pohlcuje hodně

Využití:

• žaluzie v oknech (jaké?)

• lesklá fólie za radiátor

• lesklý vnitřek termosky

Zrcadlová fólie k tepelné izolaci budovZdroj: sunflex.cz

Solární panely (kolektory)

• k ohřevu teplé vody

• neplést s fotovoltaickým panelem

• napojení na zásobník a na kotel

• umístění na střeše jižním směrem

• ekologický obnovitelný zdroj energie

Zdroj:solarninovinky.cz

Přenos tepla

• Vedením – zejména pevné látky, musí se dotýkat, probíhá do vyrovnání teplot těles, ve vakuu neprobíhá

• Prouděním – kapaliny a plyny, vliv rozdílných hustot (gravitace), dochází k přenosu látky

• Zářením – přenos na dálku, nejlépe probíhá ve vakuu, závisí na schopnosti látek záření pohlcovat nebo odrážet