Teplo teplo.odg skupenstvi.odg

 

Vlastnosti skupenství (opakování)
Vnitřní energie tělesa
Teplo
Tepelná výměna
Měrná tepelná kapacita látky     
Výpočet předaného tepla(ohřev)
Přenos tepla vedení, proudění, záření
Tělo živočichů a teplo
Změna skupenství    
 Tání, tuhnutí
 Změny objemu
 Vypařování
 Kapalnění
 Var
 Destilace
 Sublimace
 Desublimace
Změna skupenství, teplota, teplo
Měrné skupenské teplo
Hledání v tabulkách
Výpočet předaného tepla(skupenství)
Teplotní roztažnost
Anomálie vody
Meteorologie

Vlastnosti skupenství náčrtky

Pevné látky krystalické - mají atomy v krystalické mřížce (sůl, železo, led, tuha, diamant, cukr, …).
Mají přesnou teplotu tání.
Pevné látky amorfní (beztvaré) - atomy nepravidelně uspořádané (asfalt, sklo, vosk, plasty. …).
Tají v rozmezí teplot.

  mění objem mění tvar kmitání částic vzájemné síly
mezi částicemi
uspořádání přemístění částic vzdálenost částic
pevné nejméně  přitahují se, natěsnány  krystalická mřížka  natěsnány
kapalné  podle nádoby  více  přitahují se (méně), natěsnány Brownův pohyb natěsnány
plynné  stlačitelné 
rozpínavé
 podle nádoby  nejvíce odpuzují Brownův pohyb větší

POZN: Brownův pohyb = "cestování" částic volně po kapalném (plynném) tělese díky vzájemným nárazům při kmitání.
Díky tomu se šíří vůně ve vzduchu, rozpouští cukr v čaji… Tyto jevy nazýváme difuze (pronikání částic jedné látky mezi částice druhé látky).


   Pev   Kap   Ply 
stálý tvar tělesa  A/N A N N
stálý objem         A/N A A N
přemístění částic  A/N N A A
kmitání částic nejvíc, nejméně nejméně   středně  nejvíce
částice - vzájemné síly  přitah., odpuz. přitah. přitah. odpuz.

Vnitřní energie tělesa

je energie obsažená uvnitř tělesa.
Patří do ní Ek jednotlivých částic (energie kmitání), Ep vzájemných poloh částic…

Vnitřní energie tělesa závisí na:
- počtu částic tělesa ( částic - E ~větší těleso)
- teplotě tělesa ( teplota - E)

Změna vnitřní energie = ohřátí či ochlazení tělesa - při:

Ukázka: mixér, zatlouk. hřebíku


Teplo náčrtky

Teplo = ta část vnitřní energie, kterou těleso může odevzdat (~změna kmitání částic). Těleso teplo přijme nebo odevzdá.
Teplota tělesa = stav tělesa (jak "moc kmitají" jeho částice). Teplotu lze zvýšit, snížit.

Kmitání částic určuje, jakou teplotu má těleso.
Dodání (odevzdání) tepla vede ke změně kmitání částic.

teplota
(jak moc kmitají částice)
teplo
(změna kmitání částic)
teplota - vysvětlení teplo - vysvětlení

Teplo je energie, kterou předává teplejší těleso chladnějšímu.

Teplo je fyzikální veličina.
Značka: Q (calorique)
Jednotka: 1 J (Joule)
kJ, MJ

Jednotku 1 J má práce, energie i teplo - navzájem se mezi sebou přeměňují!!
Částice každého tělesa vždy kmitají (kmitání ustává až při "absolutní nule" -273,15 °C).

Ohřátí tělesa = jeho částice více rozkmitám.
Hovoříme-li o ději - změně kmitání částic, ději - předání energie, jedná se o teplo.
Hovoříme-li o stavu kmitání částic, jedná se o teplotu.

Ohřevem tělesa se zvýší jeho … Teplejší těleso předalo studenějšímu … Slunce předalo povrchu Země zářením … To, jak moc částice kmitá, nám říká … Víme-li, jak se změnilo kmitání částic, známe …


Uveď, o který pojem (teplo-teplota) se jedná: dům tenkou zdí předává ven …, částice tělesa hodně kmitají - …, kamna sáláním předala chladné ruce…, … popisuje stav (částic) tělesa, odevzdáním … se sníží … tělesa.
Promysli: 1 l vody 20 °C + 1 l vody 80 °C = 2 l vody … °C

Tepelná výměna

je předávání tepla z jednoho tělesa (teplejšího) na druhé (studenější).
Skončí vyrovnáním teplot obou těles.
Částice teplejšího tělesa (kmitají více) svými nárazy předají část své energie částicím chladnějšího tělesa.

PŘ: Čaj teplo odevzdá, lžička přijme.

Bosá noha - dlažba: tepelná výměna probíhá lépe (dlažba-vodič od nohy dobře přijímá teplo).
Bosá noha - polystyren:      –  /  /  –       hůře (polystyren-izolant od nohy nepřijímá teplo  - pocit vyšší teploty).

Ukázka: ohřev vody v papíru, neprask. balónek

Papír chlazený vodou či kovem nechytne.

Tepelnou výměnu chceme: topení->místnost, chladič auta->vzduch…
                    nechceme: dům v zimě->okolní vzduch, chodidlo->sníh, teplý vzduch->zmrzlina v termosce

Proč je ti v 20°C vodě zima, v 20°C místnosti však příjemně?
Je 28°C teplé moře vhodné na závodní plavání, dlouhodobé potápění?
Proč si dříve hasiči před vstupem do ohně namočili oblek? (pomocí pojmu tepelná výměna, jaký děj tím ovlivnili)


Tepelná výměna probíhá pouze mezi tělesy, která mají …(teploty). Skončí, až …
Které veličiny mají něco společného s teplem? Proč?
Lze ohřívat vodu nad plamenem v papíru? Proč?

Do 200 ml horké vody vložím: a) 200 g vody (20 °C),  b) 200 g železa (20 °C). Bude vždy výsledná teplota stejná?

Měrná tepelná kapacita látky

udává množství tepla potřebného k ohřátí 1 kg dané látky o 1°C.

Měrná tepelná kapacita je fyzikální veličina.
Značka:     c (capacity)  
Jednotka:     J     kJ
  –––––  , –––––
   kg.°C  kg.°C

(čteme: Joule na kilogram a stupeň Celsia)

1 kg každé látky potřebuje k ohřátí o 1°C jinak velké teplo (viz tabulka).

cvoda = 4,2 kJ/kg°C, cželezo = 0,45 kJ/kg°C, colovo = 0,129 kJ/kg°C

Čteme: Teplo 4,2 kJ ohřeje 1 kg vody o 1°C.

Zajímavost: Joulův postup určení cvody mícháním se závažími, vid.

Díky velké cvody do ní (ohřátím) můžeme "naložit" hodně tepla a přenést jej jinam:
kotel->
lěleso topení
ohřívací láhev ->tělo člověka
motor-> chladič auta…

Teplota kterého z materiálů poroste při ohřevu nejrychleji, nejpomaleji: Fe, Au, Pb? (stejné hmotnosti)
Vyber kov pro výrobu destičky, která po přiložení na tělo bude nejméně studit.


Vysvětli význam čísla 0,383 u mědi.
Na jakých veličinách závisí teplo, potřebné k ohřátí destičky na 40 °C? (3 veličiny)
Vyrobíme-li stejný náhrdelník ze zlata a z hořčíku - který bude na kůži studit déle?

Více tepla přijme (odevzdá) těleso:
- větší hmotnosti (m - Q)
- z materiálu, který "pojme" více tepla (c - Q)
- při větším rozdílu teplot
(rozdíl - Q)

Výpočet předaného tepla (při tepelné výměně)

Q = m.c.(t2 - t1)

Q = teplo přijaté (odevzdané) tělesem hmotnosti m při ohřátí (ochlazení) z teploty t1 na teplotu t2 (materiál tělesa má měrnou tepelnou kapacitu c).

POZN: V případě ochlazení bude (t2 - t1) záporné - proto, že teplo bude odevzdáno.

PŘ: Uvaříme 1 l vody na čaj:
m = 1 kg; t1 = 20°C; t2 = 100°C; cvoda = 4,2 kJ/kg.°C
Q = m.c.(t2 - t1)
Q = 1×4,2×(100 - 20)
Q = 336 kJ
1 l vody přivedeme k varu (20°C->100°C) dodáním tepla 336 kJ.

Kalorimetr = tepelně izolovaná nádoba pro měření. Po smíchání např. kapalných těles různých teplot v ní měříme výslednou teplotu.

Spočti teplo potřebné k ohřátí 5 kg hliníku z 20°C na 60°C.
Spočti teplo, které termoláhev (2 l vody) předá člověku. Teplota z 60°C poklesla na 40°C.


Spočti zpaměti teplo předané při změně teploty ledu -20°C->-50°C pro a) 1 kg, b) 20 kg.
Jak velkým teplem ohřejeme vodu v bazéně 15°C->23°C? (rozměry 20×4×1,5 m)
Člověk se probořil do ledové vody, jeho teplota klesla z 36°C na 34°C. Jak velké teplo předalo jeho tělo vodě? (ctělo=4,2 kJ/kg°C, počítej SVOJI hmotnost).
Proč suché tričko "hřeje" a mokré chladí? (vysvětli pomocí tepla)

Spočti: 5×0,803×20 = 100×0,803 = 80,3,  25×4,2×4,  40×0,703×50,  50×0,450×200

Spočti výhodně:   0,805×20 = 100×0,805 = 80,5   
25×4,2×4 = 100×4,2 = 420
40×0,703×50= 2000×0,703 = 1406
50×0,450×20= 1000×0,450 = 967

Přenos tepla na jiné místo

  1. Čepýření ptákůvedením (částice si navzájem předávají energii - kmitání)
    - tepelné vodiče (Fe, Al, Cu) - konstrukce teploměrů, topení, chlazení (noteb.,proces.,auto), pánev, Davyho kahan, tepelný most (traverza skrz zeď, jednosklo, kamenná a cihlová zeď …) (vid: proužky na termokam. tyčky vedou, Al×Fe 1:04 )
    - tepelné izolanty
    : (V=látky obsahující hodně vzduchu)

    izolant použití
    minerální vata, polystyren V izolace staveb, ledničky
    dřevo, plast držadla nádobí
    vzduch dvojitá okna, "čepýření" ptáků, Trombeho stěna (obr)
    dutá vlákna , peří V vatelin oděvy, spacáky, peřiny
    sníh V nory polárních zvířat
    korek V podlaha
    vakuum termoska
    molitan V matrace
    tuk podkožní izolace (polárních) zvířat

Úkol: Vyfotografuj doma alespoň 5 materiálů - izolantů a vypiš 2 jejich použití (do prezentace).

Úkol: Vyfoť alespoň 2 vodiče tepla a 5 izolantů. Fotky vlož do textového dokumentu pod nadpisy tepelné vodiče: a izolanty:


Rozděl na vodiče a izolanty: měď, dřevo, železo, zlato, peří, plast, sníh, dlažba, vatelin.
Jaké teplo odevzdá 5 kg železa při ochlazení 56°C->36°C?
Rozmrzne maso dříve na kovovém plechu, či na plastovém tácku?
Ikdyž cvzduch=1 kJ/kg.°C a cželezo= 0,45 kJ/kg.°C (méně), při kontaktu s 20°C tělesem máš u vzduchu pocit "normální", u železa "chladno". Proč?

  1. prouděním (přemístěním tělesa - kapaliny, plyny) - voda při vaření, vzduch v atmosféře, mořské proudy, vzduch v místnosti
    Proudění užíváme i k chlazení motoru (vodou, vzduchem), počítače, rozvodu tepla v ústředním topení
    Do vody "naložíme" teplo (v kotli, motoru), teplá voda proudí do cíle (těleso topení, chladič), kde teplo odevzdá.
     
    (vid barev.led(0:50), topení-trubice O(0:30), vánoč.stromeč.-2:18)
    Proudění vzduchu v místnosti
     
    Proudění vzduchu za záclonou
     
    Komín, proudění vzduchu v domě                          Topení samotíží
    Ústřední topení: V kotli se voda ohřeje a stoupá nahoru do radiátoru, kde teplo odevzdá. Ochlazená voda klesá dolů - z dolní části radiátoru klesá zpět do kotle.
     
      Jak fouká vítr v létě a v zimě

     

    Proč se (i bez větru) točí kryt větracího komínu?
    V pokoji umístím jeden teploměr ke stropu, druhý k podlaze. Budou jejich údaje stejné? Proč?
    *Vyznač nejteplejší místo v: a) vícepatrovém domě, v pokoji vytápěném b) ústředním topením, c) kamny.


    Načrtni proudění v: a) pokoji s topením, b) vícepatrovém domě, c) ústředním topení.
    Po vložení 5 talířů se 8 litrů vody ve dřezu ochladilo z 51 °C na 46 °C. Kolik tepla přijaly talíře?
     

  2. Termoska řeztepelným zářením (horkého tělesa skrz průhledné prostředí) - záření Slunce, ohně, topení (video vedení_0:51, proudění_1:51,  stromeč.2:14, Crookes. mlýn.-2:32)
    Příjem tepelného záření i vyzařování tělesa ovlivňuje jeho:
    1. teplota (teplejší těleso více vyzařuje)
    2. vzdálenost od zdroje tepla se vzdáleností rapidně klesá)
    3. plocha větší plocha - více vyzařuje (radiátor topení, chladič procesoru, auta, krájej horké brambory …)
      hodně září (přijímá): málo září (přijímá):
    4. povrch drsný:
    silnice, kamna
    hladký, lesklý:
    termofolie, termoska
    5. barva tmavá (černá):
    silnice, kamna, sluneční kolektory 
    světlá (bílá):
     bílý oděv beduínů, lednička

Termokamera - detekuje tepelné záření.

Skleníkový efekt (nutný pro život):Ohřátý povrch Země září část tepla do vesmíru, část ohřeje skleníkové plyny. Ty toto teplo září zpět na Zem (proto Země nevymrzne až k absolutní nule).
Ale nyní: více skleníkových plynůpohltí více tepla ze Zeměvíce tepla Zemi vrátíoteplování planety.

Skleníkové plyny: vodní pára,  CO2,  N2O (oxid dusný, šlehač. bombičky, rajský plyn, nitro aut, raket. motor).

Video: vyzařování tepla (1:10,graf 2:58), příjem tepel. záření-bar.proužky 0:14

Jak předložit strávníkovi (aby se rychle ochladily) velmi horké a) brambory, b) krupičnou kaši?
Proč jsou ledničky většinou bílé? Proč mají kosmonauti bílý skafandr?
*Jak by mělo vypadat těleso ústředního topení s maximální výhřevností? (min. 3 vlastnosti)
*Jak nejlépe upravit střechu auta pro pobyt v tropech? (Land Rover - 3 faktory). obr
*Zaměstnanec pracuje v místnosti, kde je i pec. Vyjmenuj opatření, kterými jej lze chránit před horkem (NE otevírání okna).


Máme-li zahřát více zmrzlých lyžařů: a) jaká kamna vybrat (malá-velká, bílá-černá), b) jak moc zatopit, c) kam lyžaře usadit?

Tělo živočichů a teplo

Tělo je zvyklé odevzdávat teplo svému okolí (část Epotravy –> teplo).

Pocit - je mi:
 - "akorát" = odevzdávám tolik tepla jako ve 20°C místnosti
 - horko = odevzdávám málo tepla (léto, dotyk s tepelným izolantem)
 - zima = odevzdávám moc tepla (zima, dotyk s tepelným vodičem)

Jak se chrání živočich, když tepla:

Odevzdává MOC (mráz, vítr, studená voda…):
 - tepelným izolantem: tukem (tuleň), peřím (+"čepýření"), zahrabáním do izolantu (sněhu, sena, listí), člověk oděvem, neoprénem
 - tvorbou tepla ve svalech: třes zimou, zahřátí se pohybem
 - zmenšením chlazené plochy těla: schoulení se, semknutí tučňáků
 - kontaktem s teplejším tělesem (termální voda, semknutí tučňáků, vyhřátá silnice …)
 - snížením tělesné teploty = zimní hibernace ("spánek") - méně vyzařuje teplo+vydá méně energie na metabolismus
Odevzdává MÁLO (námaha …):
 * cíleným výdejem tepla na vypaření: potu, slin na jazyku (pes), vody na kůži
Přijímá MOC (léto, požár…):
 * chrání se před slunečním zářením (úkryt, zahrabe se, pokryje se blátem…)
 * člověk oděvem odrážejícím tepelné záření (bílý, lesklý)
 * chlazením (koupání, ventilátor fouká vzduch…)

Zvýšená teplota = obrana těla proti infekci zvýšenou produkcí tepla (vyšší teplota mikroorganismům nesvědčí).


Proč se tučňáci v chladu shlukují, aby neztráceli teplo? Jaké faktory tím ovlivní?
Čím je vyvolán pocit "je mi zima", "horko"?
Jakými způsoby se tvé tělo (automaticky i úmyslně) chrání proti chladu?
*Skupina lidí bez stanů musí přečkat větrnou noc v zasněžené pustině. Co vše mají udělat?

Změny skupenství - názvy dějůZměna skupenství  obrázky

Změna skupenství = změna vzájemného chování částic.
Ke změně skupenství vždy musíme látce dodat (či odebrat) teplo, aby částice kmitaly více (méně).
Tání - led, asfalt, čokoláda, tuk, vosk, olovo, cín, láva ze sopky…
Tuhnutí - zmrznutí vody, tuhnutí čokolády, vosku.
Vypařování - sušení prádla, vaření, ředidlo…
Kapalnění - orosení sklenice, rosa, destilace …
Sublimace - vůně tuhého deodorantu, sušených květin…
Desublimace - námraza, jinovatka (+obr).

Ukázka: Skupenství prvků při dané teplotě.


Vysvětli, zda může dojít k přechodu pevná->plyn, plyn->pevná.
Vysvětli, proč látka při tání, tuhnutí, vypařování, kondenzaci teplo přijímá (odevzdává).
Seřaď podle teploty tání - zapiš: Fe, Sn, Al, Pb, Au.    Pb 328, Sn 232, Al 660, Au 1060, Fe 1540
Lze v ocelové misce tavit a) měď, b) kobalt? Zdůvodni.

Jak fungují brusle a lyže? Vrstvička vody na povrchu umožnuje lyžování, bruslení.Tání, tuhnutí

Voda <––> led (v přírodě), tavení železa, cínu, olova, čokolády, másla, vosku, asfaltu…
Tání: částice pevné látky se teplem rozkmitají tak, že opustí krystalickou mřížku –> mohou se volně pohybovat (= kapalina).
Tuhnutí: částice kapaliny při odebírání tepla kmitají čím dál méně a "sedají" si na místa v krystalické mřížce (pevná látka).
Tání i tuhnutí drží těleso při ttání - tuto teplotu má směs (kapalina+pev.l) dokud poslední částice nezmění skupenství.
(vid:tání ledu:vid,yout1:07, kostka ledu termokamerou), solení silnic
Lití olova:rod, sporák, olůvka, slévárna - železo na závoru 4:27 forma, 10:50 lití, 11:56 dokonč. odlitku
Tavení zlata, pec+postup

POZN: lehce taje vosk=parafín (kolem 42°-65°C), cín (230°C), olovo (330°C)


Zahřívám-li led (-5 °C) - jak se mění teplota během ohřevu a následném tání?
Při jakých teplotách (od-do) lze běžně zasněžovat sjezdovku? (odhadni)
Pokud by na cizí planetě sloužilo zlato jako voda, zjisti, jakou teplotu by měli v létě, v zimě a v hrnci. (totéž pro železo, líh, zinek, rtuť)
Proč dříve roztaje špinavý sníh, pak teprve bílý?

Změny objemu

Některé látky při tuhnutí mění svůj objem, např.:

Ukázka tání pájení, lití olova, regelace.
Vid: roztržení láhve ledem 2:00

Zajímavosti:
- směs sníh + sůl má ttání až -20°C, silnice se solí do -10°C info
- amorfní látky tají v rozmezí teplot (změkne, pak taje)
- na povrchu ledu i sněhu je i při nižších teplotách tenká vrstvička vody - ta umožňuje bruslení, lyžování (nikoliv tedy tlak brusle - zdroj).
- voda může být kapalná i pod nulou - zázr.přír (3:50, na zač. ukládání), v autě - je-li málo "zárodků" pro krystalickou mřížku, litím mrzne 7:04
- horká voda zmrzne rychleji, než studená (Mpembův jev _ ukaz1 2)

Dobrovolný úkol: do 2 nádob (mělký talíř a úzký kelímek od jogurtu) odměř stejné množství vody (~3 lžíce) a zjisti, za jak dlouho se z nich voda vypaří.


Mezi 2 destičky kápnu a) vodu, b) vosk. Vložím ztuhnout do mrazáku. Jak se změní vzdálenost destiček a), b)?
Proč lyže, brusle jedou?
Plave na svém kapalném skupenství vosk, led? Proč?
Mají všechny látky přesnou teplotu tání (tuhnutí)?
Jakou veličinu (kromě teploty) mění při změně skupenství voda, vosk?

Vypařování

se děje za každé teploty (kapalina nemusí vařit) - částice na povrchu kapaliny se teplem rozkmitá tak, že "uletí" ostatním –> pára.
Vypařování lze urychlit:

Těkavé kapaliny - snadno se vypařují (benzin, líh, ředidlo…), více nasytí vzduch, nebezpečí výbuchu. Páry benzinu jsou nebezpečnější, než benzin v uzavřené nádobě.
Využití: sušení (prádla, ovoce, bylin), "schnutí" barvy, voňavka…
Voda (stejné teploty) si k vypaření dobře bere teplo od těla - pot i voda vypařováním ochlazuje tělo (pes - jazyk), bazén s přikrytou hladinou je teplejší.
(vid: pocení termokam.)

Na čem závisí vypařování? Na teplotě, velikosti plochy a odvádění par.

Sušička prádla - vyšší teplotou zvýší vypařování, pára pak jde přes chladič (~lednička), kde zkondenzuje.

Na čem závisí, jak rychle uschne chodník po dešti?
V jakém pořadí vyschne 1 dcl vody: na podlaze, v láhvi, v hrnci, v rozprostřeném ručníku?
Jak v pokoji co nejrychleji zvětšit vlhkost vzduchu rychlým vypařením vody? (navrhni)
Jak urychlit schnutí stěn po vymalování v zimě?
Proč má pes v létě vyplazený jazyk?


Vypařování je změna skupenství …kapalné->…plynné.
Kapalina se vypařuje (kde) …na povrchu při …libovolné teplotě. Vypařování urychlíme …zvýšením teploty, zvětšením …povrchu a odstraňováním …par.

Proč si dříve hasiči před vstupem do ohně namočili oblek?

Kapalnění (kondenzace)

Vlhkost vzduchu (relativní) nám říká, kolik procent (z max možného množství) páry je ve vzduchu (běžná vlhkost 40% - 60%).
Ve vzduchu je vždy i pára. Při nižší teplotě se do vzduchu páry "vejde" méně - přebytečná ZKAPALNÍ: rosa, orosení sklenice, brýlí při vstupu do tepla, mlha, dešťové mraky, zamlžená skla auta, vlhko ve sklepě, v ledničce…
Vypařená (neviditelná) pára z krajiny vystoupá vysoko->ochladí se->zkondenzuje na malinké kapičky = MRAK.
Čím jsou kapky větší, tím je mrak tmavší (např. bouřkový).
Tepelný most (traverza, chlazený roh místnosti…) - v zimě tam kondenzuje voda - vlhkost zdi (uvnitř bytu).

POZN: V uzavřené nádobě je tzv. rovnovážný stav = za 1 s se vypaří stejné množství kapaliny, jako zkapalní par (uzavřená láhev, uzavřená cisterna …)

Užití: získání vody na poušti, odvádění zkapalněné vody z ledničky, myčka (napustí studenou vodu na konci mytí), sušička prádla (chladí vlhký vzduch z prádla), z klimatizace kape zkondenzovaná voda….

Ukázka: kondenzace vody k pití 1, 2, větev.
Aby se nezamlžilo (nenamrzlo) zadní sklo auta, lepíme na něj vytápění skla. Přední sklo - ofuk teplým vzduchem.


Jak získat trochu vody na poušti, v lese? Odkud se ta voda bere?
Proč se zamlžují brýle, orosí sklenice? Odkud se ta voda bere?
Proč jsou kapky na zadní stěně ledničky?
Jak vzniká déšť?
Jak vzniká rosa, mlha?
Proč z klimatizace kape voda? Kde se bere?
Jak se v sušičce dostane voda z prádla do zásobníku?

Var

probíhá pouze při tvaru (100°C za normálního tlaku). V celém objemu kapaliny se teplem vytvářejí bublinky páry, které sbírají další molekuly a stoupají vzhůru.
tvaru závisí na tlaku: vyšší tlak: chladič auta, Papinův hrnecw, autoklávw vaří při ~120°C
                        nižší tlak: horolezcům vaří voda při ~90°C

var vypařování
pouze při tvaru za každé teploty
v celém objemu kapaliny jen na povrchu kapaliny

Využití: tepelná úprava pokrmů, příprava povidel ("vyvaření" vody ze švestek), dezinfekce nástrojů, pozor na "vaření motoru", ampulka hasícího systému

Var lihu 78°C, brzdové kapaliny ~190°C.
Ukázka: Chování částic vody v různých skupenstvích na aldebaran.
Ukázka: Var vody při 26°C - zázr.přír. (1:25), Vašč-Papin+hory, LP, stř
Ukázka: var dusíku 1, alkoholu 1(0:45), v Papiňáku (10:00, 11:30), 1(3:10), destilace (1:11)


V čem se liší var-vypařování? (2)
Lze (případně jak) na Mount Everest nějak vařit při 100°C?
Na co slouží autokláv? Proč je v něm jiná teplota?
Proč větší nadmořská výška změní průběh varu? (vysvětli na částicích)
Přehřál se motor auta. Co máme udělat?

Destilace

- kvas->alkohol
- oddělení složek ropy (každá složka vaří při jiné teplotě).
- destilace vody -> čistá voda bez minerálů (do chladiče auta …).

Obr: Destilační přístroj na alkohol, olej, frakční destilace (wiki)

KVÍZ - destilace purp


Načrtni schéma destilace + co se kde děje.
Co "umí" destilace?
Užití destilace (3).
Přehřátý motor auta - co udělat máme, nesmíme?
Při destilaci jsou v kotli …dvě kapaliny. Jedna z nich …se vaří, druhá …ne. Vzhůru stoupá …pára té kapaliny, která má …nižší teplotu varu. V …chladiči pak proběhne …kondenzace. Na konci kape kapalina, kterou jsme …oddělili od druhé kapaliny..

Sublimace

je přechod pevné–>plynné skupenství.
Sublimovat umí led, naftalen…
Využití:sublimační tiskárna, sublimační sušení (zmražených potravin, zmrzlého prádla), tuhá voňavka, Naftalin, "suchý" led

Ukázka: sublimace naftalenu, jódu, o suchém ledu (TV Nova) sus.ban.

Desublimace (obrázky)

je přechod plynné–>pevné skupenství.
Vločky sněhu, jinovatka, námraza na okně, v mrazničce… - vodní pára ze vzduchu desublimuje na krystalky ledu.

Video-vločky čt 2021


Skupenská přeměna vody přes den v létě - většinou …vypařování. Rosa po ránu vzniká …kondenzací. I přes mráz ledu "ubývá" dějem …sublimace. Přehřeje-li se motor, voda v něm …vaří.  Jinovatka vznikne procesem …desublimace.
Jak vzniká námraza (na stromech), jinovatka (na trávě)?
3 příklady sublimace, 3 příklady desublimace.

Změna skupenství, teplota, teplo
 
    taje
1540°C
  vaří
2750°C
 
železo:
  pevné kapalné plynné
  0,450 kJ ohřeje 1 kg o 1°C dodám 289 kJ   dodám 6340 kJ  

 

Doplň.   taje
660°C
  vaří
2470°C
               Doplň.   taje
1085°C
  vaří
2570°C
 
hliník:      meď:
  pevné kapalné plynné     pevné kapalné plynné
  0,896 kJ ohřeje 1 kg o 1°C dodám 399 kJ   dodám 10500 kJ       0,383 kJ ohřeje 1 kg o 1°C dodám 204 kJ   dodám 4790 kJ  

 

Doplň.   taje
232°C
  vaří
2720°C
               Doplň.   taje
1060°C
  vaří
2810°C
 
cín:      zlato:
  pevné kapalné plynné     pevné kapalné plynné
  0,227 kJ ohřeje 1 kg o 1°C dodám 59,6 kJ   dodám 1940 kJ       0,129 kJ ohřeje 1 kg o 1°C dodám 64 kJ   dodám 1650 kJ  

 


Doplň.   taje
420°C
  vaří
907°C
               Doplň.   taje
328°C
  vaří
1740°C
 
zinek:      olovo:
  pevné kapalné plynné     pevné kapalné plynné
  0,227 kJ ohřeje 1 kg o 1°C dodám 102 kJ   dodám 1760 kJ       0,129 kJ ohřeje 1 kg o 1°C dodám 23 kJ   dodám 850 kJ  

Popiš postup tvorby námrazy zevnitř okna (domu), zvenku (stojícího auta).
Proč v zimě ubývá ledu i v mrazu?
Proč "namrzá" mraznička, okno s 1 sklem v zimě?
Jak se suší banány?

Měrné skupenské teplo skupenstvi.odg

udává množství tepla potřebného ke změně skupenství 1 kg dané látky.
např. lt voda = 334 kJ/kg (při ttání!), lv voda = 2260 kJ/kg (při tvaru!)

Měrné skupenské teplo je fyzikální veličina.
Značka:     l <– malé "L"  
Jednotka:  J kJ
  ––  , ––
  kg kg
čteme:  Joule na kilogram  

1 kg každé látky potřebuje ke změně skupenství jiné teplo (snadněji taje např. olovo - 23, hůře např. led - 334) - viz tabulka.

Jiné teplo potřebuje 1 kg dané látky k roztání (ltání),  jiné k vypaření při varu (lvaru).

Hledání v tabulkách

veličina: c tt tv lt lv
jednotka: kJ/(kg.°C) °C °C kJ/kg kJ/kg
cín: 0,227 232 2720 59,6 1940

Vezmu-li 1 kg tuhého cínu a zahřeji na 232 °C, pak z něho (dodáním tepla 59,6 kJ) udělám 1 kg kapalného cínu o teplotě 232 °C.
Vezmu-li 1 kg kapalného cínu a zahřeji na 2720 °C, pak z něho (dodáním tepla 1940 kJ) udělám 1 kg plynného cínu (páru cínu) o teplotě 2720 °C.

Vezmu-li 1 kg par cínu a ochladím na 2720 °C, pak z nich (odebráním tepla 1940 kJ) udělám 1 kg kapalného cínu o teplotě 2720 °C.
Vezmu-li 1 kg kapalného cínu a ochladím na 232 °C, pak z něj (odebráním tepla 59,6 kJ) udělám 1 kg tuhého cínu o teplotě 232 °C.


SROVNÁNÍ:

děj veličina  jednotka změna skupenství změna teploty vzorec
ohřev c kJ
––––
kg.°C
o 1°C Q = m.c.(t2 - t1)
změna skupenství l kJ
–––
kg
ano Q = m.l

POZN: Hodnoty c, l, ttání, tvaru jsou udávány za normálního tlaku - pro jiný tlak mají jinou hodnotu!


Změny skupenství - graf teploty v závislosti na času

Načrtni tu část diagramu, která popisuje přeměnu: led (-10°C)->voda, led->voda(10°C), voda(95°C)->pára


Výpočet předaného tepla (při změně skupenství)

Q = m.l

Q = teplo přijaté (odevzdané) tělesem hmotnosti m při změně skupenství (materiál tělesa má měrné skupenské teplo l).

PŘ: Spočti teplo potřebné k roztání 7 kg ledu, jehož původní teplota je -15°C.
(úvaha: výpočet musím rozdělit na ohřev ledu -15°C–>0°C a na tání ledu)
1. část: Ohřev ledu (-15°C)–> led (0°C):
m = 7 kg; cled = 2,1 kJ/kg.°C; t1 = -15°C; t2 = 0°C; Q1 = ? kJ
Q1 = m.c.(t2 - t1)
Q1 = 7.2,1.(0 - (-15))
Q1 = 14,7 . 15
Q1 = 220,5 kJ
<– K ohřátí ledu (-15°C)–>led (0°C) je třeba teplo 220,5 kJ.
2. část: Tání ledu (při 0°C):
m = 7 kg; lled = 334 kJ/kg; Q2 = ? kJ
Q2 = m.l
Q2 = 7.334
Q2 = 2 338 kJ
 <– K roztání led (0°C)–> voda (0°C) je třeba teplo 2338 kJ.
Q = Q1 + Q2 = 220,5 + 2 338
Q = 2 558,5 kJ
K přeměně 7 kg ledu (-15°C) na vodu (0°C) musíme dodat teplo 2 558,5 kJ.


PŘ ohřátá pára Spočti teplo, které musíme dodat 50 kilogramům vroucí vody, aby z ní byla 120°C horká pára.
(vyber potřebné: cvoda=4,2 kJ/kg.°C; cpára=2 kJ/kg.°C; lt = 334 kJ/kg; lv = 2260 kJ/kg)

PŘ tavení železa Spočti teplo potřebné pro roztavení 6 kg železa (teploty 20°C)

Skupenské teplo v praxi:

Proč si dříve hasiči před vstupem do ohně namočili oblek? (jaký děj tím ovlivnili)


Teplotní roztažnost náčrtky

(viz 6. ročník)
Baňková masáž (rekl), nasazení horké sekyry, prázdná PET láhev se "zmáčkne" v ledničce…
Bimetal ("dvojkov"): teploměr, termostat…

POZN: Rozpínáním se plyn ochladí (vypouštění pneumatiky - studí).
Ukázka: tepel. roztažnost kuličky, baňkování, chlazení baňky, vzduchu v PET.
Tabulka roztažností - labo.

Při změně skupenství kapalina->plyn roste tlak: výbuch parního kotle, N2 v láhvi.


Anomálie vodyAnomálie (= zvláštnost) vody

Objem všech látek při ohřívání roste. U vody také, s výjimkou  od 0°C do 3,99°C - objem vody se zmenšuje.
Proto je v zimě:
- u dna teplejší voda s teplotou 3,99°C
- u hladiny je studenější voda a led (rybník nepromrzne ke dnu).
Díky tomu jevu vznikl život (doby mrazů přežijí mikroorganismy ve vodě). anim. astro

Další výhodné vlastnosti vody:
- velké skupenské teplo - dlouho trvá, než led rozmrzne (proto nejsou časté jarní povodně)
- velká tepelná kapacita - 1 kg vody "unese" hodně tepla: kotel –> těleso, moře nasbírá hodně tepla přes léto, termoláhev
- při tuhnutí čistá voda může "čekat" na první shluky "zmrzlých" molekul třeba až do -5°C a pak naráz zmrzne (zatřepáním…)

Meteorologie

zkoumá a sleduje:

Podle sledování současného stavu počasí předpovídá, co by mohlo následovat (další proudění, srážky …).

Důsledky proudění vzduchu: vítr, bouře, tornádo…
Srážky = změny skupenství: déšť, sněžení, kroupy, rosa, námraza, jinovatka, mlha…
Měření: teplota, tlak, vlhkost, srážky, délka slunečního svitu, rychlost větru (anemometr)…
Jak se měří: pozemní stanice, meteorologický radar info obr, meteorologický balón obr, družice.
Předpověď: ČHMI, Ventusky Medard meteogramy YR windguru pro mobil:Aladin

POZN: Části atmosféry Zeme, Průběh teploty v atmosféře
Synoptická mapa - vysvětlivky

Video: teplá a studená fronta