Gymnázium a obchodní akademie Chodov Smetanova 738, 357 35 Chodov

1. Gymnázium a obchodní akademie Chodov Smetanova 738, 357 35 Chodov Číslo projektu: CZ.1.07/1.5.00/34.0376 Šablona: Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT Pořadí šablony a sada: 08 Molekulová fyzika a termika Materiál: VY_32_INOVACE_MFTER.8 Vytvořený ve školním roce: (datum) 5. 5. 2013 Téma: Kruhový děj Předmět a třída: fyzika, sexta osmiletého gymnázia Anotace: Materiál je určen jako pomůcka k výkladu a procvičení kruhového děje, účinnosti tepelného stroje a Carnotova cyklu. Je potřeba PC s internetem, možností pouštět applety, projektor, microsoft powerpoint. Je vhodné, ale ne nutné, aby měli PC k dispozici i žáci. Autor: Josef Knot Klíčová slova: kruhový děj, účinnost, tepelný stroj, Carnotův cyklus Ověřený dne: 7. 5. 2013

2. Kruhový děj s ideálním plynem Děj, při kterém je konečný stav soustavy totožný se stavem počátečním, nazýváme kruhový (cyklický) děj. V p-V diagramu je tento děj znázorněn uzavřenou křivkou. Konkrétním příkladem může být plyn uzavřený v nádobě s pístem. Pokud plyn zahřejeme, pak zvětší svůj objem (plyn koná práci). Protože plyn nemůže zvětšovat svůj objem stále, je potřeba ho opět stlačit, čímž se dostane do původního stavu.

3. Kruhový děj s ideálním plynem Kruhový děj v p-V diagramu Při kruhovém ději je počáteční a koncový stav plynu stejný, a proto je změna vnitřní energie plynu nulová. Podívejme se nyní jak je to s prací, kterou plyn vykoná během jednoho cyklu.

4. Kruhový děj s ideálním plynem Aby plyn mohl konat práci, musí získat teplo Q1 od jiného tělesa (ohřívače). Vykonaná práce odpovídá zelené ploše v grafu.

5. Kruhový děj s ideálním plynem Aby se plyn mohl dostat zpět do počátečního stavu, musí vnější síly vykonat práci, jejíž velikost odpovídá modré ploše v grafu. Při tomto stlačení předá plyn teplo Q2 jinému tělesu (chladiči)

6. Kruhový děj s ideálním plynem Užitečná práce, kterou plyn vykoná, odpovídá rozdílu celkové vykonané práce a práce, kterou musí vykonat vnější síly na opětovné stlačení plynu. Velikost této práce odpovídá červené ploše v grafu

7. Účinnost tepelného stroje Účinnost tepelného stroje je podíl užitečné práce, kterou plyn vykoná, a tepla přijatého plynem od ohřívače. Můžeme psát: Je vidět, že účinnost nemůže být větší než jedna. Pro ideální tepelný motor platí:

8. Carnotův cyklus Carnotův cyklus je příklad kruhového děje. Prohlédněte si applet na adrese http://galileoandeinstein.physics.virginia.edu/more_stuff/flashlets/carnot.htm [5. 5. 2013] Odpovězte na otázky: • Z jakých dějů je Carnotův cyklus složen? • U každého děje popiš, co se děje s teplotou, teplem a jestli práci koná plyn nebo vnější síly

9. Carnotův cyklus • Adiabatické stlačení – plyn teplo nepřijímá ani neodevzdává, práci konají vnější síly a teplota plynu se zvyšuje • Izotermické rozpínání – plyn přijímá teplo a koná práci, teplota plynu se nemění • Adiabatické rozpínání – plyn nepřijímá ani neodevzdává teplo, koná práci a snižuje se jeho teplota • Izotermické stlačení – plyn odevzdává teplo, práci konají vnější síly a teplota plynu se nemění

10. Příklady Řešte příklady z internetu na adrese: • http://fyzikalniulohy.cz/uloha.php?uloha=348 • http://fyzikalniulohy.cz/uloha.php?uloha=427 [5. 5. 2013]

11. Použité zdroje a literatura • Vlastní archiv • REICHL, J.. Kruhový děj [online]. [cit. 5.5.2013]. Dostupný na WWW: http://fyzika.jreichl.com/main.article/view/609-kruhovy-dej