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