Vnitřní energie II. část

1. Vnitřní energie II. část

4. První termodynamický zákon Přírůstek vnitřní energie U soustavy se rovná součtu práce W vykonané okolními tělesy působícími na soustavu silami a tepla Q odevzdaného okolními tělesy soustavě.

5. Mohou nastat 2 speciální případy:Vnitřní energie se změní jen konáním práce, nenastane žádná tepelná výměna s okolím….ADIABATICKÝ DĚJVnitřní energie se rovná teplu, které soustavapřijala nebo odevzdala

6. Pokud soustava přijímá energie jsou W a Q kladné, pokud soustava odevzdává energie jsou W a Q záporné. • W´ je práce, kterou vykoná soustava při působení na okolní tělesa stejně velkou silou opačného směru po stejné dráze. • Ze zákona akce a reakce vyplývá: • Po dosazení do rovnice tohoto zákona získáme vztah: Teplo Q dodané soustavě se rovná součtu přírůstku vnitřní energie soustavy a práce W´, kterou soustava vykoná.

7. Příklady Soustava přijala od svého okolí teplo 8 200 J a současně vykonala práci 1 000 J. Určete, jak se při tomto ději změnila vnitřní energie soustavy. Při adiabatickém (nedochází k tepelné výměně s okolím) stlačení plynu uzavřeného v nádobě s pohyblivým pístem vykonala síla působící na píst práci 6 kJ. Určete změnu jeho vnitřní energie. Jak se změní při tomto ději teplota plynu? učebnice str.60,cv.1,4,5 • Plyn uzavřený v nádobě s pohyblivým pístem vykonal při adiabatickém ději práci 400J. Určete změnu jeho vnitřní energie. Jak se změní při tomto ději teplota plynu? • Je možné, aby plyn přijal teplo 2kJ a vykonal práci 2 kJ? Napište pro tento děj první TD zákon. • Je možné, aby plyn předal studenějšímu tělesu teplo 200 J a vykonal při tom práci 300 J ? Jak se změní při tomto ději vnitřní energie plynu a jeho teplota?

8. Přenos vnitřní energie • vedením ( pevná látka ) • zářením ( vakuum + plyn.skupenství) • prouděním ( kapalné + plynné skupenství )

9. Tepelná výměna vedením • zahříváme-li jeden konec tyče, pozorujeme, že se zvyšuje i teplota částí, které nejsou přímo v plameni • zahřívané částice se rozkmitají a předají svou energie částicím v chladnějších oblastech • v kovech předávají energii hlavně volné elektrony • různé látky mají různou tepelnou vodivost (největší kovy), voda je velmi špatný vodič a nejmenší tepelnou vodivost mají plyny

10. Tepelná výměna zářením • dopadne-li záření na těleso, část se odrazí, část tělesem projde a zbytek je pohlcen • je součinitel tepelné vodivosti, S je obsah plochy, d je tloušťka desky, t je teplotní rozdíl,  je doba

11. Příklad • Př. ze sbírky Lepil • Vypočtěte teplo, které projde za dobu 10 sekund izolovanou měděnou tyčí o obsahu průřezu 10 cm2 a délce 50 cm, je-li rozdíl teplot na koncích tyče 15 stupňů C. Součinitel tepelné vodivosti mědi je 380 W/m.K. • Určete teplo, které projde za 1 hodinu plochou o obsahu 1 m2 cihlové stěny o tloušťce 0,5 m, jestliže vnitřní povrch stěny má teplotu 18oC a vnější povrch -2oC. Součinitel tepelné vodivosti stěny je 0,84 W/m.K • Betonový panel má součinitel tepelné vodivosti 0,65 W/m.K. Vypočtěte teplo, které projde plochou o obsahu 1 m2 panelu za 1 minutu, tloušťka panelu je 15 cm, vnitřní povrch má teplotu 18oC, vnější povrch má teplotu -12oC.Jestliže panel nahradíme „chytrou izolací“ ICYNENE=stříkaná tepelná izolační pěna,vypočtěte jakou bude mít tloušťku. Součinitel tepelné vodivosti ICYNENE je 0,03655 W/m.K http://www.ucebnice.krynicky.cz/Fyzika/2_Molekulova_fyzika_a_termika/2_Vnitrni_energie_prace_teplo/2205_Tepelne_izolace.pdf

12. Přenos vnitřní energie prouděním • zahříváme-li kapalinu nebo plyn zdola, vzniká proudění; chladnější tekutina má větší hustotu, klesá v tíhovém poli dolů a vytlačuje teplejší tekutinu ze dna nádoby vzhůru • proudící tekutina přitom přenáší vnitřní energii

13. Pokus • Aby se voda prohřála, musíme ji zahřívat zdola. Teplo se od zdroje šíří prouděním zahřáté vody ode dna k hladině. Chladnější voda od hladiny klesá dolů, na dně se zahřeje, stoupá vzhůru a celý koloběh se opakuje. Tento jev můžeme názorně demonstrovat se skleněnou konvicí na čaj. Konvici naplníme vodou a vhodíme do ní drobná semínka nebo piliny z tvrdého dřeva. Při zahřívání začnou částice ve vodě vířit a jejich pohyb ukazuje průběh tepelných proudů v konvici.