T e p l o - přehled
Převzato z materiálů ZŠ Ondřejov - http://www.zsondrejov.cz/Vyuka/
Opakování částice
Molekuly, atomy, ionty, elektrony, protony, neutrony. Částice se nestále pohybují, pohyb se nazývá Brownův pohyb.
Pevné látky:
Stálý objem
Stálý tvar
Částice jsou drženy u sebe silnými přitažlivými silami
Částice kmitají, ale nemohou změnit polohu
Kapaliny:
Stálý objem
Může zaplnit jakýkoli tvar nádoby
Částice jsou blízko u sebe
Částice kmitají tak silně, že přitažlivé síly je nedokážou udržet na jednom místě
Plyny:
Nemají stálý objem
Může zaplnit jakýkoli dostupný prostor
Částice se pohybují velkými rychlostmi,
srážejí se mezi sebou i na stěny nádoby
Částice se vzájemně téměř nepřitahují a jsou příliš daleko od sebe
Difuze – samovolné pronikání částic jedné látky do částic druhé látky. Rychlost částic – při teplotě 0°C se molekuly
vzduchu pohybují rychlostí 2000 km/h. Rychlost pohybu částic závisí na teplotě. Čím vyšší teplota, tím rychlejší pohyb.
Protože se částice pohybují, mají velkou pohybovou energii. Tato energie částic není sice viditelná, ale je mnohem větší
než viditelná pohybová energie.
Vnitřní energie - Co je vnitřní energie tělesa?
e v tělese pohybují neuspořádaným pohybem, proto mají pohybovou energii. Tento pohyb není viditelný, ale
jeho energie je mnohem větší než pohybu celého tělesa ( viditelný). Pokud jede auto rychlostí 100 km/h je jeho
viditelná pohybová energie mnohem menší než jeho VE, neboť jeho částice se pohybují rychlostí asi 2000 km/h.
energií všech molekul v tělese.
Vzájemné poloze molekul v tělese Počtu molekul v tělese Teplotě tělesa
Jak lze zvýšit vnitřní energii?
Například postavím hrnec s vodou na horký vařič – atomy vařiče kmitají mnohem rychleji a narážejí
na atomy hrnce, postupně jim předávají energii.
Nalijeme kapalinu do hrnce, pak ji nějakou dobu šleháme šlehačem, zvýšíme tak pohybovou
energii molekul, to se projeví zvýšením teploty. Zvýší se tedy vnitřní energie.
Když zatloukáme hřebík, část energie se přemění na pohyb hřebíku směrem do zatloukaného
materiálu, část energie deformuje jeho hlavičku a tím se mění polohovou energii částic. To se projeví
tím, že se hlavička hřebíku zahřeje. Zvětší se tedy vnitřní energie.
Vnitřní energie a teplota
Při tření se zvyšuje teplota, tzn. že se zvyšuje i vnitřní energie tělesa.
Vyzkoušej si: vezmi si drát a ohýbej s ním několikrát sem tam, hmatem se potom přesvědč, jak se změnila teplota v
místě ohybu (drát se ohřál – zvýšila se jeho vnitřní energie)
Toto zvýšení vnitřní energie nám někdy vadí, někdy je naopak užitečné.
– při vrtání, řezání pilou, soustružení, frézování, motor auta (je třeba nějak chladit).
Co se děje s energií při srážce?
Padající kámen
– tzn. má pohybovou energii, má také nějakou vnitřní energii.
padu se kámen zastaví – tzn. má nulovou pohybovou energii. Vnitřní energie se ale zvýší, protože původní
viditelná pohybová energie se přemění na vnitřní energii tělesa. Toto zvýšení vnitřní energie způsobí, že kámen se
nepatrně zahřeje.
Příklad: Kámen o hmotnosti 4 kg spal na zem z výšky 180 cm. O kolik se zvýšila jeho vnitřní energie a energie země
okolo něj?
Energie, o kterou se zvýšila vnitřní energie, je vlastně práce, kterou kámen vykonal při svém pádu (při pádu se měnila
polohová energie na pohybovou, po dopadu se přeměnila tato energie zvýšením teploty kamene i země v místě dopadu).
Počítáme tedy práci:
m = 4 kg => F = 40 N
s = 180 cm = 1,8 m
--------------------W=F.s
W = 40 . 1,8
W = 72 J
Vnitřní energie kamene a země kolem něj se zvětšila o 72 J.
Otázky:
1) Co je vnitřní energie tělesa?
2) Na čem závisí velikost vnitřní energie tělesa?
3) Jak lze změnit vnitřní energii tělesa?
4) Co se děje s energií, když do sebe narazí dvě tělesa?
5) Proč se zvyšuje vnitřní energie tělesa při tření?
6) Vysvětli, proč se při zatloukání hřebíku zahřívá kladivo i hřebík.
7) Na stole stojí dva talíře polévky, jedna je horká a druhá studená. Která má větší vnitřní energii?
8) Proč se kola aut při prudkém brzdění ohřívají?
9) Zubní vrtačka má tenké trysky, kterými na vrtaný zub stříká voda. Proč?
10) Máte dvě stejné ocelové kuličky. Jedna spadne na ocelovou desku a odrazí se, druhá spadne do plastelíny. Která kulička se při nárazu ohřeje víc a
proč?
11) Skluzavka do bazénu se musí mazat vodou. Co by se stalo, kdybyste se sklouzli po suché skluzavce?
12) Kámen o hmotností 3 kg spadl na zem z výšky 2 m. O kolik se zvýšila jeho vnitřní energie a země okolo něj?
13) Ocelová kulička o hmotnosti 100 g spadla z druhého patra na záhon. Výška druhého patra je 5,1 m. O kolik se zvýšila její vnitřní energie při
dopadu na záhon?
Teplo a teplota
Změna vnitřní energie tělesa
Teplená výměna
– čaj postavím na stůl – čaj postupně předává svoje teplo do okolního vzduchu – vnitřní
energie čaje se zmenšuje
– postavím na stůl – limonáda přijímá teplo z okolního vzduchu
– vnitřní energie limonády se zvětšuje
Při tepelné výměně teplo samovolně přechází z teplejšího tělesa na studenější, dokud se obě teploty
nevyrovnají (čaj postupně vychladne, limonáda postupně zteplá).
Práce potřebná na změnu vnitřní energie
– od vařiče se ohřívá obsah – teplo přechází od teplejší plotýnky vařiče do
studenějšího obsahu hrnce – vnitřní energie v hrnci se zvětšuje – na ohřátí plotýnky potřebuje elektrickou energii, tzn.
potřebuji práci
– zmrazit – opět nejde samovolně –
potřebuji stroj mrazničku, ta spotřebuje elektrickou energii.
Kdy hovoříme o teple?
e vnitřní energie, v místě tření se proto zvýší teplota.
teploty. Tuto energii, která se projevuje zvýšením teploty označujeme jako teplo.
Jaký je rozdíl mezi teplotou a teplem?
Pokud žárovka svítí, má její vlákno uvnitř baňky vysokou teplotu (asi 2000 °C).
Částice vlákna se tedy rychle pohybují.
Vlákno žárovky má proto velkou vnitřní energii.
Vlákno je ale malé – má sice vysokou teplotu, ale odevzdává jen málo tepla.
Radiátor ústředního topení má teplotu mezi 50°C a 60°C.
Částice radiátoru mají menší vnitřní energii než částice vlákna žárovky.
Radiátor má ale mnohem více částic než vlákno žárovky – jeho celková vnitřní energie je proto
větší než vnitřní energie vlákna žárovky.
Radiátor má mnoho částic – při nižší teplotě odevzdá více tepla.
Teplota
tici tělesa.
stic. Měříme ji teploměrem.
Vnitřní energie
se o celkovou energii všech částic v tělese.
Teplo
Otázky:
1) Jak lze změnit vnitřní energii tělesa?
2) Co je tepelná výměna?
3) Jak lze měnit vnitřní energii tělesa prací?
4) Vysvětli rozdíl mezi teplotou a teplem.
5) Co se děje s energií při tření?
6) Jak se mění vnitřní energie másla, které vyndáme z ledničky do místnosti?
7) Jak se mění vnitřní energie vody, která mrazničce zmrzne na led?
8) Proč meteor, který letí atmosférou Země, rozžhaví do běla a svítí?
Joulův pokus, měření tepla, měrná tepelná kapacita
, které je potřeba k ohřátí vody o 1°C, tento
pokus se nazývá Joulův pokus.
Vyrobil hrnec na 5 l vody, ve kterém se otáčely lopatky
Kolo s lopatkami bylo poháněno závažími, která klesala dolů (každé závaží mělo 15 kg
a klesalo o 1,5 m.
Každé závaží sestoupilo dolů 50 krát.
Tímto procesem se zvýšila teplota o 1°C
W = F . s (F = 15 kg . 10 => F = 150 N => W = 150 . 1,5 => W = 225 J)
Jedno závaží při jednom spuštění vykoná práci 225 J. Dvě závaží vykonají při jednom spuštění práci 450 J.
K ohřátí o 1°C musela závaží sestoupit 50 krát, platí tedy, že potřebná práce je 50 . 450 = 22 500 J.
 K ohřátí 5 l vody o 1°C potřebuji práci 22 500 J. Tedy k ohřátí 1 kg vody o 1°C potřebujeme práci 4 500 J.
Při naší úvaze a výpočtech jsme zanedbali, se také ohřívá hrnec a pohybující se lopatky a část tepla uniká do
vzduchu. Později přesnější výpočty ukázaly, že k ohřátí 1 kg vody o 1°C je potřeba práce 4 180 J, což je 4,18 kJ. Pro
maše výpočty budeme používat zaokrouhlenou hodnotu.
1 kg vody se ohřeje o 1°C při vykonání práce 4,2 kJ
Jak měříme teplo?
vnitřní
energie tělesa zvýší o 200 J, řekneme, že jsme mu dodali teplo 200 J.
Značíme ………………… Q
Základní jednotka … 1 Joule (1 J) Odvozené jednotky …. 1 kiloJoule ( kJ ), 1 MegaJoule (1 MG), J GigaJoule ( 1 GJ )
Na čem závisí teplo spotřebované na ohřátí tělesa?
1) na hmotnosti (m) – přímo (čím je hmotnost větší, tím je množství tepla větší)
2) na rozdílu teplot (t2 – t1) – přímo (čím větší rozdíl teplot, tím větší množství tepla)
3) na materiálu – měrné tepelné kapacitě (c)
Měrná tepelná kapacita
jednotka měrné tepelné kapacity J/(kg.°C); kJ/(kg.°C)
příklad - měrná tepelná kapacita vody 4,2 kJ/(kg.°C) (znamená, že na ohřátí 1 kg vody o 1°C potřebujeme 4,2 kJ tepla)
příklad - měrná tepelná kapacita železa 0,45 kJ/(kg.°C) (znamená, že na ohřátí 1 kg železa o 1°C potřebujeme 0,45 kJ tepla)
Co je to chladnutí?
lo
1
na teplotu t2, tolik tepla zase vydá při chladnutí z teploty t2 na teplotu t1.
Jak rychle se ohřejí látky v závislosti na měrné tepelné kapacitě?
řeje, ale také snadno vychladne. Na své ohřátí spotřebuje
malé množství tepla, ale při chladnutí také malé množství tepla uvolní.
Otázky:
1) Vysvětli Joulův pokus.
2) Jak se změní energie oleje ve šlehači při míchání?
3) Na čem závisí množství tepla potřebné na ohřátí tělesa?
4) Co je měrná tepelná kapacita? Co znamená, že látka má měrnou tepelnou kapcitu 2,1 kJ/(kg.°C)?
5) Vyhledej v tabulkách měrnou tep. kapacitu látek: měď, hliník, rtuť, vzduch, stříbro, nikl, olovo, železo, cín.
6) Porovnej, na co je třeba více tepla pokud máme stejné množství látky a měníme teplotu o stejný teplotní rozdíl a zdůvodni: a) Na ohřátí niklu nebo
železa
b) Na ohřátí vody nebo oleje
7) Železná a hliníková krychle byly zahřáté na teplotu 500°C. Postupně chladly na teplotu 20°C. Posuď následující otázky: a) Která krychle chladla
déle?
b) Která krychle po svém vychladnutí uvolnila do okolí více tepla?
Výpočet tepla - příklady
Pokud je měrná tepelná kapacita v kJ/kg.°C, vyjde nám výsledné teplo Q v kJ.
Příklad 1: Kolik tepla se spotřebuje na ohřátí 20 kg železa z 20°C na 1020°C?
m = 20 kg
t2 = 1020°C
t1 = 20°C
cželezo = 0,45 kJ/(kg•°C)
Qželezo = ?
Qželezo = c• m( t2 – t1) = 0,45 • 20 • 1000 = 9 000 kJ
Na ohřátí 20 kg železa o 1000°C potřebujeme 9 000 kJ tepla.
Příklad 2: Voda přitékající do radiátoru ústředního topení má teplotu 90°C. Kolik tepla odevzdá na vyhřátí pokoje 10
kg vody, když se přitom ochladí na 60°C? Porovnejte, kolik tepla odevzdalo 10 kg oleje při stejné změně teploty.
m = 10 kg
t2 = 90°C
t1 = 60°C
cvoda = 4,18 kJ/(kg•°C)
colej = 1,89 kJ/(kg•°C)
Qvoda = ?
Qolej = ?
Qvoda = c• m( t2 – t1 ) = 4,18 • 10 • 30 = 1 254 kJ
Qolej = c• m( t2 – t1 ) = 1,89 • 10 • 30 = 567 kJ
Voda odevzdá vzduchu v pokoji teplo 1 254 kJ. Olej o stejné hmotnosti při stejném ochlazení odevzdá jen 567 kJ tepla.
Příklad 3: Kolik tepla je třeba na ohřátí vody ve 120 litrovém bojleru z 20°C na 80°C?
V = 120 l m = 120 kg
t1 = 20°C
t2 = 80°C
cvoda = 4,2 kJ/(kg.°C)
Q = c• m( t2 – t1 )
Q = 4,2 • 120 • 60 = 30 240 kJ = 30,24 MJ
K ohřátí vody v bojleru je třeba 30,24 MJ tepla.
Kilowathodina jako jednotka energie
Příklad 4: Elektroměr ukazuje odebranou elektrickou energii v jednotkách kilowatthodina. Pro tuto jednotku platí 1
kWh = 3,6 MJ. Kolik kWh odebere elektrický bojler z příkladu 5 a kolik bude stát ohřátí vody, jestliže 1 kWh stojí 2,50
Kč?
Q = 30,24 MJ
1 kWh = 3,6 MJ
Spotřeba tepla v kWh … 30,24 : 3,6 = 8,4 kWh
Cena spotřebované energie … 8,4 . 2,5 = 21 Kč
Ohřátí vody v bojleru bude stát 21 Kč.
Příklad 5: Měřící přístroj ukázal, že v době od září do května proteklo radiátory v bytě 900 m3 teplé vody ze teplárny.
Vody, která do bytu vystupuje, má teplotu 60°C. Z bytu do teplárny se vrací voda o teplotě 40°C. Kolik tepla teplárna
bytu dodala? Cena tepla byla 610 Kč za jeden gigajoule. Kolik se za vytápění bytu zaplatí?
V = 900 m3 = 900 000 dm3 m = 900 000 kg
t1 = 40°C
t2 = 60°C
cvoda = 4,2 kJ/(kg.°C)
Q = c• m( t2 – t1 )
Q = 4,2 • 900 000 • 20 = 75 600 000 kJ = 75 600 MJ = 75,6 GJ
Cena = 75,6 • 610 = 46 116 Kč.
Teplárna dodala 75,6 GJ tepla za cenu 46 116 Kč.
Příklady:
1) V nádobě je voda o objemu 250 ml. Jaké teplo přijme tato voda, zvýší-li se její teplota o 60°C?
2) Urči teplo, které odevzdá těleso ze železa o hmotností 20 kg a teplotě 620°C, sníží-li se jeho teplota na 20°C?
3) Měděný odlitek o hmotnosti 15 kg odevzdal do okolí při ochlazování 1380 kJ tepla. O kolik stupňů se ochladil?
4) Urči hmotnost vody, která při ochlazení z 63°C na 37°C odevzdala 600 kJ tepla.
5) Po smažení zůstalo ve fritovacím hrnci 1,8 kg oleje o teplotě 140°C. Kolik tepla se z oleje uvolnilo, než vychladl na pokojovou teplotu (20°C)?
6) Do vany bylo napuštěno 70 l studené vody o teplotě 50°C. Kolik vody o teplotě 95°C je třeba dolít, by voda ve vaně měla příjemnou teplotu na
koupání 37°C?
7) Urči teplo, které odevzdá 10 kg železa zahřátého na teplotu 250°C, když se jeho teplota sníží na 22°C.
8) Hliníkové těleso o hmotnosti 500 g a teplotě 150°C je ponořeno do vody. Jeho teplota se snížila na 20°C. Kolik tepla odevzdalo hliníkové těleso
vodě?
9) Urči teplo, které je třeba dodat a) 4 kg vody, aby se ohřála o 36°C,
b) 5 kg etanolu, aby se ohřál z 15°C na 45°C,
Teplota, teplo, šíření tepla
Teplota – energie, která připadá na jednu částici tělesa.
Vnitřní energie – celková energie všech částic v tělese.
Teplo – změna vnitřní energie tělesa při tepelné výměně.
Proč potřebujeme vědět, jak se šíří teplo?
Uvaříš si čaj a chceš, aby ti vydržel, co nejdéle teplý. Nedáš jej tedy do obyčejné láhve, ale do termosky.
V termosce ti vydrží několik hodin teplý. K tomu potřebuješ znát, jak se šíří teplo.
Teplo se může šířit:
1. Vedením -Pokud zahřívám kovovou tyčku na plamenem, zahřeje se i v místě, kde ji držím, a spálím se.
Vařím polévku v hrnci s kovovýma ušima, pokud vezmu hrnec do rukou, spálím se.
2. Prouděním - Když přibližuju ruku k ohni nebo k zapnutému vařiči, cítím teplo. To se ke mně dostalo
prouděním.
3. Zářením - Stojím na slunci, cítím teplo. Teplo se ke mně dostalo zářením.
Šíření tepla prouděním - Jak se ohřívá voda?
Voda je tepelný izolant, tzn. že teplo se v ní nešíří vedením. Pokud dáme hrnec s vodou na vařič, tak se
voda začne vařit. Teplo z vařiče přechází do vody a ve vodě se šíří tzv. prouděním.
Proudění vody: Pokud zahříváme zkumavku s vodou dole, voda se dole ohřeje. Teplá voda má menší hustotu než
studená, proto proudí směrem nahoru (viz vztlaková síla a Archimédův zákon), na její místo klesá studená voda.
Dochází k šíření tepla prouděním.
Samovolné proudění v okruhu topení v domě:
Díky proudění vody v menším domě může být teplo rozváděno bez čerpadla.
Jak funguje? Voda se ohřívá v kotli. Má menší hustotu a stoupá tedy nahoru, na její místo se tlačí
chladnější voda, která své teplo vydala na vytápění domu. Chladnější voda se dostává do kotle. V
obrázku je oběh vody vyznačen šipkami. Ve větším domě síla, která uvádí vodu do pohybu je malá a
je nutno pomoci oběhu čerpadlem.
Pokus: Do kádinky dáme vodu. Do vody vhodíme kostku ledu, která je obarvená hypermanganem.
Sledujeme, co se děje. Obarvená voda klesá dolů, protože je studenější než okolní voda v kádince,
má tedy vyšší hustotu a klesá.
Jak se ohřívá vzduch?
Pokus: Vezmeme si tzv. andělské zvonění, které se používá na vánoce, zapálíme svíčky. Horní
větrníček se roztočí. Teplý vzduch, který ohřívají svíčky, má menší hustotu a stoupá tedy vzhůru a
roztočí větrníček.
Pokus: Vyrobíme si hada ze čtvrtky a umístíme ho nad topení. Had se točí, protože z topení stoupá
teplý vzduch.
Průvan: Když si sednete k oknu, které špatně těsní, řeknete brzy, že na vás táhne. Studený vzduch
vnikající do místnosti klesá dolů, vy pociťujete chlad. Vzduch v místnosti ale proudí, i když okno
těsní. Vzduch se totiž ochlazuje o chladné okno.
Radiátor a kamna:
od okna, stoupá nahoru. U okna se ochlazuje a klesá dolů. Od okna zároveň
proudí chladný vzduch směrem dolů. V místnosti, kde se topí kamny, je
proto velký rozdíl teploty u podlahy a u stropu. U stropu je vedro a přitom
nás zebou nohy.
který stoupá nahoru, se mírně ochladí od
okna a proudí dál do místnosti. Rozdíl mezi teplotou u stropu a u podlahy proto není tak velký.
Jak se šíří teplo prouděním?
Prouděním se teplo šíří jen v kapalinách a plynech.
Při samovolném proudění stoupá teplá tekutina nahoru, studená klesá dolů (teplá látka má menší hustotu než
studená).
ění použít čerpadlo.
Kde setkáváme s prouděním?
nahoru a studená klesá dolů.
upá nahoru a na jeho místo se tlačí studený vzduch.
Projeví se jako vítr.
Otázky:
1) Chcete ochladit hrnec horkého mléka. Co se stane, když ho postavíte na led? Jak byste ho ochladili, co nejrychleji?
2) Vysvětlete, proč plamen od hořícího dřeva stoupá nahoru, proč neklesá dolů?
3) Jak držíte zápalku, aby hořela a proč?
4) Proč je mrazící přihrádka v ledničce je umístěna nahoře?
5) Proč chladnička nefunguje správně, pokud je jídlo uvnitř příliš natěsnáno?
6) Proč teplá voda stoupá nahoru, když je obklopena chladnější vodou?
7) Proč radiátor rychle ohřeje vzduch v místnosti, přestože vzduch je špatným vodičem tepla?
Šíření tepla zářením
Cítíme teplo od Slunce a žárovky
čko svítí nebo je pod mrakem.
Slunce a záření
Slunce je od nás daleko, mezi Sluncem a Zemí je obrovský prázdný prostor, ten nemůže přenášet teplo ani vedením ani
prouděním. Energie od Slunce se k nám dostává zářením. Na Zem dopadá záření trojího druhu:
– šíří se různě podle typu prostředí (průhledné, průsvitné, neprůhledné)
– očima ho nevidíme, můžeme pozorovat jeho účinky při opalování. Může způsobit rakovinu
kůže. Atmosféra většinu tohoto záření pohltí.
– očima ho nevidíme, pociťujeme ho jako teplé, protože místo, kam dopadá, se ohřívá.
Infračervené záření
Infračervené záření vyzařují všechna tělesa. Množství infračerveného záření závisí na velikosti a teplotě tělesa. Když je
teplota hodně vysoká, vydávají i světelné záření (napřed červené, pak žluté, pak modré).
Přehled, jak se mění barva, kterou těleso září s teplotou
500 °C slabě červená 1000 °C žlutá 600 °C jasně červená 1100 °C světležlutá 700 °C višňová
1200 °C bílá 800 °C červenooranžová vyšší modrá (například při svařování) 900 °C oranžová
Infračervené záření je všude kolem nás i ve tmě.
Proč pociťujeme chlad?
Když dáme ruku nad oheň, pociťujeme teplo. Když dáme ruku ke kusu ledu, pociťujeme chlad. Existuje snad nějaké
chladové záření – v žádném případě. V případě ledu jen pociťujeme málo infračerveného záření.
Pokud jsme například ve třídě, tak je naše ruka uprostřed infračerveného záření, které k ní proudí ze
všech stran, tzn. ze stropu, stěn, podlahy, nábytku. Ze všech těchto stran přichází tedy infračervené
záření – teplo. Ruka také infračervené záření vydává, tím svoje teplo ztrácí. Pokud by ruka byla stejně
teplá jako okolí, přijímala a vydávala by stejně tepla
Led vysílá velmi málo infračerveného záření. Dodává tedy málo energie v podobě tepla. Ruka vysílá
stejně infračerveného záření jako v předchozím případě, proto víc záření vydává, než přijímá. Tím se
ruka ochlazuje a pociťujeme chlad. Pocit chladu tedy nezpůsobuje chladové záření, ale velký rozdíl
mezi vyzařovaným a přijímaným zářením.
Černá a bílá
Pokud položím na slunce tři stejné teploměry, které se budou lišit jenom tím, jakou mají podložku. První bude mít
podložku černou, druhý šedou a třetí bílou. Nejvyšší teplotu nám ukáže teploměr s černou podložkou, pak se šedou a
nejnižší s bílou.
Různé teploty souvisí s tepelným zářením. Látky, které pohlcují viditelné světlo, pohlcují i infračervené záření. Černá
barva infračervené záření pohlcuje, bílá odráží. Infračervené záření se odráží i od lesklé plochy.
Dám dvě plechovky naplněné vodou na slunce. Nechám je tam stát hodinu. Po hodině změřím
teplotu vody v obou plechovkách. Teploty vody v černé plechovce bude vyšší, než teplota vody v
bílé plechovce. Proč k tomu došlo? Černá tělesa nejen infračervené záření pohlcují, ale i vyzařují,
bílá tělesa i stejně teplá jako černá, vyzařují infračerveného záření méně.
Vlastnosti tepelného záření
kapalinách)
eso zahřívá.
pohlcují.
záření
špatně pohlcují.
Skleníkový efekt
zpětně vyzařuje, má však jinou vlnovou délku, a tak neprochází sklem, ale odráží se od skla zpět. Ve skleníku se
hromadí teplo.
zpětně vyzářeno v jiné formě tak, že atmosférou zpět neprojde, ale odráží se od nečistot zpět na zemský povrch.
Proč je za jasné noci zima?
Země vyzařuje stále infračervené záření. Za dne Slunce vyzařuje také infračervené záření a
prací ho tedy na Zemi. Za jasné noci, vyzařuje Země infračervené záření a teplo odchází a
žádné nepřichází, protože Slunce svítí na opačnou polokouli. Země tedy postupně chladně. Když je v noci zataženo, tak
vyzařované infračervené záření ze Země dopadána mraky, ty ohřívá. Mraky naopak vysílají infračervené záření dolů a
ohřívají půdu. Proto Země nevychladne, není tedy v noci taková zima.
Otázky:
1) Jak se mění infračervené záření tělesa, když zvyšujeme jeho teplotu?
2) Proč cítíme, že ze studeného tělesa čiší chlad?
3) Proč se černá tělesa zahřejí na Slunci víc než bílá?
4) Proč je za jasného letního dne ve dne horko a v noci zima, za oblačného letního dne ve dne není takové horko, ale v noci není taková zima?
5) Ve kterém hrnci vychladne jídlo rychleji v černém smaltovaném nebo v lesklém nerezovém?
6) Který led roztaje rychleji, hladký nepoškrábaný nebo rozbruslený?
Hospodaření s teplem
Užitečné šíření tepla
hrnce dobře přiléhalo k plotýnce, aby se teplo šířilo do celého dna.
jinak by se
maso připálilo jen v místech dotyku a jinde by bylo syrové.
– využíváme toho, že plochu, na
kterou rozvádíme teplo, zvětšíme, co nejvíce.
Chladič v autě má trubičky ještě propojené
žebry. Chladnička má trubičku, která je na
mřížce. Při chlazení počítače se používá chladič
pasivní – má velkou plochu a k němu je
připojen ještě aktivní – ventilátor, který zvyšuje
proudění a odvádí tak teplo.
Proč se oblékáme
ky. Po deseti minutách porovnej teploty na
teploměrech. Který bude ukazovat vyšší teplotu? … Ani jeden, teplota bude stejná, protože deka teplotu na teploměru
nezvýší.
situace po deseti minutách?
Led na plechu bude částečně roztátý, led v dece bude stále zmrzlý, deka izoluje, ale mezi plechem a ledem probíhá
tepelná výměna, protože plech je tepelný vodič.
tzn. vydává teplo, které nás hřeje? To určitě ne.
Oblečení je vlastně naše tepelná izolace. Oblékáme se tedy proto, aby z našeho těla zbytečně neunikalo teplo.
Jak bráníme unikání tepla
– pokud by stěny domu byly dvojité, byla by mezi nimi mezera, ve které by mohl proudit vzduch, a tím
by se odvádělo teplo. Stěny se proto staví z cihel či tvárnic, které v sobě mají bublinky vzduchu, kde už vzduch nemůže
proudit. Je tedy třeba používat materiál, který sice obsahuje hodně vzduchu, ale tak aby tam vzduch nemohl proudit.
– Okna se dělají dvoukomorová a více komorová. U dvoukomorových
oken jsou dvě tabulky a mezi nimi vzduchová mezera, optimální je mezera 1 cm,
v ní vzduch nemůže proudit a teplo tak neuniká.
– Pokud chceme mít izolaci co nejlepší,
musíme zabránit šíření tepla vedením, prouděním i zářením. V termosce
používáme vakuum, teplo se tu nešíří ani vedením ani prouděním. Záření je
omezeno tím, že steny jsou lesklé. Lesklý povrch málo infračerveného záření
vyzařuje, ale i pohlcuje.
Proč malá tělesa vychladnou rychleji než velká
Když si vezmeme velký kotel vařící vody, vychladne určitě za delší dobu, než když vodu rozdělíme do hrnců. Hrnec
této vody vychladne později, než když tuto vodu rozdělíme do hrnečků.
Proč tomu tak je?
Když rozlévám kapalinu do menších nádob, zvětšuji její povrch a zvětšuji tedy plochu odkud se šíří teplo.
Otázky:
1) U domů s dálkovým otápěním jsou někdy ve sněhu vidět roztáté cestičky. O čem to svědčí? Je to dobré nebo špatné?
2) Hřeje nás oblečení pod vodou? Je výhodné, co nejvíc se do vody obléknout nebo zůstat jen v plavkách.
3) Co se stane, když na radiátor topení dáme poličku a před radiátor závěs?
4) Kudy v termosce uniká nejvíce tepla?
5) Proč nás za bezvětří svetr hřeje a ve větru ne? Co si raději do větru oblečeme a proč?
6) Proč říkáme, že kožich hřeje, nebo že oblečení je teplé, když ve skutečnosti žádné teplo nevyrábí?
Download

F8_Teplo_prehled.pdf