Vnitřní energie, práce a teplo

Question 1

Charakterizuj vnitřní energie

Answer 1

U je s o u č e t celkové Ek a Ep č á s t i c tělesa
▪ Ek … částice s e p o h y b u j í
▪ Ep … částice n a s e b e p ů s o b í s i l a m i
U n e n í konstantní
• její z m ě n a může nastat dvěma způsoby: konáním p r á c e, t e p e l n o u výměnou (sdílením tepla)

Question 2

Kdy nastavá změna vnitřní energie konáním práce?

Answer 2

• t ř e n í dvou těles
  ▪ částice ležící na styčných plochách se vzájemnými n á r a z y více
  r o z k m i t a j í , část své energie předávají dalším částicím
  ▪ např. tření tělesa o podložku, míchání kapaliny, mletí různých látek,
  tření o vzduch (meteory, letadla)
• n e p r u ž n ý náraz tělesa na podložku
• s t l a č o v á n í plynu

Question 3

Sformuluj zákon zachování energie (ZZE)

Answer 3

Při dějích probíhajících v izolované soustavě těles zůstává s o u č e t Ek, Ep a U těles k o n s t a n t n í
𝐸𝑘 + 𝐸𝑝 + 𝑈 = konst.

Question 4

Příklady pro zobecnění ZZE

Answer 4

• zpomalování (až zastavení) tělesa působením třecí síly
• volně puštěný míč po odrazu vyskočí do menší výšky, než ze které byl puštěn

Question 5

Jak se změnuje vnitřní energie při tepelné výměně

Answer 5

jestliže se dotýkají dvě tělesa o r ů z n ý c h t e p l o t á c h , probíhá
mezi nimi tepelná výměna (vedením)
teplejší těleso se ochlazuje a studenější těleso se ohřívá, dokud se jejich
teploty n e v y r o v n a j í (nastane r o v n o v á ž n ý stav)

Question 6

Jaký je princip tepelné výměny

Answer 6

princip: n e u s p o ř á d a n ě se pohybující částice teplejšího tělesa
n a r á ž e j í na částice studenějšího tělesa a předávají jim část své
energie

Question 7

Vysvětli pojem teplo

Answer 7

e n e r g i e , kterou při tepelné výměně o d e v z d á teplejší těleso studenějšímu
značka: Q , jednotka: j o u l e (J )
v i z o l o v a n é soustavě dvou těles platí:
|Δ𝑈1| = |Δ𝑈2| = 𝑄
p ř í r ů s t e k U jednoho tělesa = ú b y t k u U druhého tělesa = předané t e p l o

Question 8

Co udává tepelná kapacita

Answer 8

Tepelná kapacita C tělesa: 𝐶 =𝑄/Δ𝑡=𝑄/Δ𝑇
jednotka J ⋅ K−1

Question 9

Měrná tepelná kapacita

Answer 9

Měrná tepelná kapacita c látky: 𝑐 =𝐶/m=𝐶/(𝑚Δ𝑡), jednotka J ⋅ kg−1⋅ K−1

Je charakteristická pro danou látku. Fyz. význam: t e p l o , které je třeba
dodat 1 kg dané látky, aby jeho teplota vzrostla o 1 ℃ = 1 K.

Měrná tepelná kapacita se s klesající t e p l o t o u mírně zmenšuje.

Question 10

Kaloriemetrická rovnice

Answer 10

Při tepelné výměně odevzdá t e p l e j š í těleso teplo tělesu
c h l a d n ě j š í m u . Celková vnitřní energie soustavy se nemění, tedy 𝑄odevzdané = 𝑄přijaté
Platí kalorimetrická rovnice
𝑐1𝑚1(𝑡1 − 𝑡) = 𝑐2𝑚2(𝑡 − 𝑡2)
𝑡1 … počáteční teplota prvního tělesa,𝑡2 … počáteční teplota druhého tělesa,
𝑡 … výsledná teplota

Question 11

Kde se používá kalorimetr

Answer 11

K experimentálnímu měření se používá k a l o r i m e t r . Směšovací kalorimetr je tepelně izolovaná nádoba s míchačkou a teploměrem.
Umožnuje pokusně provádět tepelnou výměnu mezi tělesy

Question 12

První termodynamický zákon

Answer 12

První termodynamický zákon:
Přírůstek vnitřní energie soustavy Δ𝑈 se rovná součtu práce W vykonané
okolními tělesy působícími na soustavu silami a tepla Q odevzdaného okolními tělesy soustavě, tedy: Δ𝑈 = 𝑊 + 𝑄.

Question 13

Co je perpetuum mobile?

Answer 13

P e r p e t u u m m o b i l e (1. druhu): stroj, který by trvale konal
práci, aniž by mu byla d o d á v a n á nějaká energie. N e m ů ž e existovat – bez dodávané energie může stroj konat práci jedině n a ú k o r s v é v n i t ř n í e n e r g i e , to ale nelze trvale (vnitřní energie
není nekonečná).

Question 14

Jak se přenáší vnitřní energie z míst s vyšší teplotou do míst s nižší teplotou?

Answer 14

Přenos vnitřní energie z míst s vyšší teplotou do míst s nižší teplotou se může uskutečnit třemi způsoby: tepelnou výměnou v e d e n í m , tepelnou výměnou z á ř e n í m a p r o u d ě n í m

Question 15

Tepelná výměna vedením

Answer 15

Probíhá uvnitř tělesa prostřednictvím vzájemných s r á ž e k částic. Nejlepší tepelnou vodivost mají k o v y (obsahují volné elektrony). V elektrických izolantech si předávají energii k m i t a j í c í částice.
Voda je š p a t n ý vodič tepla. Nejhorší tepelné vodiče jsou p l y n y ⇒
špatnými vodiči jsou pórovité a sypké látky, protože je uvnitř nich vzduch
(např. textilie, peří, molitan, dřevo, písek, …).

Question 16

Tepelná výměna zářením

Answer 16

Jedno těleso (Slunce, svítící žárovka, teplomet) vysílá t e p e l n é (= infračervené elektromagnetické) záření, jeho vnitřní energie se s n i ž u j e o energii vyslaného záření.
Po dopadu na druhé těleso se záření částečně o d r á ž í , částečně tělesem p r o c h á z í a částečně je p o h l c e n o – těleso se ohřívá, jeho vnitřní energie se zvětšuje o energii pohlceného záření. Množství pohlceného záření závisí na b a r v ě a úpravě p o v r c h u tělesa – matný a tmavý povrch se zahřívá více než lesklý a světlý, proto je v létě příjemnější nosit s v ě t l é oblečení.

Question 17

Přenos vnitřní energie prouděním

Answer 17

Princip: teplejší tekutina má m e n š í hustotu, s t o u p á vzhůru a na
její místo klesá c h l a d n ě j š í tekutina – dochází k p ř e n o s u
l á t k y .
Důsledek: tekutinu je třeba zahřívat zespodu a chladit shora (např. umístění chladicího zařízení v chladničce).

Question 18

Těleso (soustava) může přijímat (odevzdávat) energii …

Answer 18

… oběma známými způsoby
současně – např. plyn s t l a č u j e m e p í s t e m a současně
z a h ř í v á m e

Question 19

Co znamená adiabatický děj?

Answer 19

𝑄 = 0 ⇒ Δ𝑈 = W
(neprobíhá tepelná výměna s okolím)