Základné fyzikálne návody

Článok o teplomeroch a teplotných stupniciach

1. Teplomery

Nástroj určený na meranie teploty je teplomer. Existuje mnoho typov teplomerov, ale princíp fungovania je rovnaký. Zvyčajne používame termometrické predmety, čo je povaha hmoty, ktorá sa mení s teplotou. Ak sa teplota objektu mení, mení sa aj tvar a veľkosť objektu. Väčšina teplomerov používa predmety, ktoré sa môžu pri zmene teploty rozťahovať alebo zmršťovať. Často používané teplomery pozostávajú zo sklenených trubíc, v ktorých je v strede alkohol alebo ortuť. Keď teplota stúpa, alkohol alebo ortuť v nádobe sa rozťahuje tak, že sa dĺžka alkoholového alebo ortuťového stĺpca zväčšuje. Naopak, keď teplota klesá, dĺžka alkoholového alebo ortuťového stĺpca sa zmenšuje. Na vonkajšej strane sklenenej trubice sú čísla, ktoré predstavujú stupnicu teplomeru. Číslo zobrazené na hornom konci alkoholového alebo ortuťového stĺpca udáva hodnotu teploty meraného objektu.

Čítaj viac

Článok o nultom termodynamickom zákone

Doteraz sme pozorovali iba tepelnú rovnováhu, ktorú zažívajú dva objekty v kontakte.

Aby sme hlbšie pochopili koncept tepelnej rovnováhy, pozrime sa na tri objekty (povedzme objekty A, objekt B a objekty C). Napríklad objekt B a objekt C sa navzájom nedotýkajú, ale objekt A je v kontakte s objektom B a objekt A je v kontakte s objektom C. Pozrite sa na obrázok nižšie. Pretože okrem objektu A a objektu B sú v tepelnej rovnováhe aj objekty A a C, ktoré sú v kontakte. Sú objekty B a C, ktoré sa navzájom nedotýkajú, tiež v tepelnej rovnováhe? Ak použijeme len logiku, môžeme povedať, že objekt B a objekt C sú tiež v tepelnej rovnováhe, aj keď nie sú v kontakte. Objekt A a objekt B sú v tepelnej rovnováhe, čo znamená, že teplota objektu A = teplota objektu B.

Čítaj viac

Článok o definícii teploty a tepelnej rovnováhy

Definícia teploty

Dotkli ste sa niekedy ľadu? Čo cítite, keď sa vaše ruky dotknú ľadu? Čo ak sa dotknete ohňa? Keď sa dotknete ľadu, vaše ruky cítia studené, keď sa dotknete ohňa, vaše ruky cítia horúce. Horúce, teplé, chladné, studené stavy, čo?

Pojem teploty vychádza z tepla a chladu, ktoré vnímame hmatom. Na základe toho, čo cítime hmatom, hovoríme, že objekt je teplejší ako iný objekt alebo že objekt je chladnejší ako iný. Horúce objekty majú vyššiu teplotu, zatiaľ čo studené objekty majú nižšiu teplotu. Čím je objekt chladnejší, tým nižšia je jeho teplota. Naopak, čím je objekt teplejší, tým vyššia je jeho teplota. Miera tepla alebo chladu objektu sa nazýva teplota. V predmete teória kinetiky plynov hlbšie pochopíte definíciu teploty; čo sa deje s molekulami objektu, aby sa mohol cítiť horúci, teplý, chladný alebo studený.

Čítaj viac

Článok o skupenstvách hmoty (na základe mikroskopických vlastností)

V každodennom živote sa často stretávame s tromi rôznymi skupenstvami hmoty. Existujú pevné látky (napr. kamene, železo atď.), kvapalné látky (voda, benzín atď.) a plynné látky (vzduch atď.). Trojfázové stavy týchto látok možno rozlíšiť na základe ich schopnosti udržiavať si svoj tvar a veľkosť.

Pevné látky si zvyčajne zachovávajú pevný tvar a objem. Kvapalina si neudržiava pevný tvar, ale prispôsobuje sa nádobe, v ktorej sa nachádza. Napríklad, ak nalejeme vodu do pohára, tvar sa zmení ako pohár. Ak nalejeme vodu do vane, tvar sa zmení ako vaňa. Objem kvapaliny je zvyčajne vždy pevný. Ak pohár vody umiestnime do vane, množstvo vody v pohári zostane. Tvar vody sa môže meniť, ale jej veľkosť sa nikdy nemení. Majte na pamäti, že počet pevných látok a kvapalín sa môže zmeniť, ak na ne pôsobí dostatočná sila.

Čítaj viac

Článok o atómovej teórii a kinetickej teórii

Atómová teória

Starovekí Gréci tisíce rokov verili, že každá čistá látka (ako napríklad zlato, železo atď.) pozostáva z atómov. Podľa nich, ak sa čistá látka rozreže na malé kúsky, potom sa tieto drobné časti znova rozrežú, potom sa znova rozrežú... a tak ďalej, až vzniknú najmenšie kúsky, ktoré sa už nedajú rozrezať. Najmenšie kúsky, ktoré sa už nedajú rozrezať, sa nazývajú atómy. Atóm znamená „nedá sa rozdeliť“ (z gréčtiny).

V tom čase sa atóm už nepovažoval za delený. Neskôr však niektorí vedci objavili elektróny a atómové jadrá (protóny a neutróny), takže predpoklad, že atómy sa nedajú deliť, bol nesprávny. Atómy sa teda skladajú z elektrónov (záporne nabitých) a atómových jadier. Elektróny obiehajú okolo jadra. Vo vnútri jadra sa nachádzajú protóny (kladne nabité) a neutróny (neutrálne alebo nenabité).

Čítaj viac

Článok o fázových zmenách Kritická teplota Trojný bod

V diskusii o zákone ideálneho plynu bolo vysvetlené, že zákon ideálneho plynu presne opisuje správanie reálneho plynu iba vtedy, keď tlak a hustota reálneho plynu nie sú príliš veľké. Ak sú tlak a hustota reálneho plynu dostatočne veľké, zákon ideálneho plynu poskytuje nepresné výsledky, rovnako aj keď sa teplota reálneho plynu blíži k bodu varu. Súvisí to s interakciami, ktoré prebiehajú medzi molekulami reálneho plynu. Tlak plynu je nepriamo úmerný objemu plynu. Keď je tlak plynu dostatočne veľký, objem plynu sa zmenšuje. Pretože objem plynu je malý, vzdialenosť medzi molekulami plynu sa zmenšuje. Keď sa vzdialenosť medzi molekulami zmenšuje, molekuly sa navzájom priťahujú. Je to ako keď položíte kus železa na magnet. Ak je vzdialenosť medzi magnetom a železom dostatočne veľká, magnet nemôže železo priťahovať. Ak je však vzdialenosť medzi magnetom a železom blízka, železo sa priťahuje bližšie.

Čítaj viac

Van der Walls je meno holandského fyzika J. D. van der Waalsa (1837 – 1923). Van der Waalsova stavová rovnica je stavová rovnica plynu, podobná stavovej rovnici ideálneho plynu. Rozdiel je v tom, že stavová rovnica ideálneho plynu nemôže poskytnúť presné výsledky, ak sú tlak a hustota reálneho plynu dostatočne veľké, zatiaľ čo Van der Waalsova stavová rovnica môže poskytnúť presnejšie výsledky.

Existencia tejto rovnice pochádza od Van der Waalsa, ktorý si uvedomil obmedzenia rovnice ideálneho stavu. Waals upravil stavovú rovnicu ideálneho plynu pridaním niekoľkých faktorov, ktoré ovplyvňujú aj reálny stav plynu, keď sú tlak a hustota reálneho plynu veľké.

Čítaj viac

Proces odparovania možno vysvetliť pomocou kinetickej teórie. Rovnako ako molekuly plynu, aj molekuly vody sa pohybujú. Rozdiel je v tom, že molekuly vody sa nemôžu rozptýliť, pretože príťažlivosť medzi molekulami ich stále drží pohromade. Naopak, príťažlivosť medzi molekulami plynu je krehká, takže molekuly plynu sa nemôžu spojiť. Pri pohybe majú molekuly vody rýchlosť. Existujú molekuly vody, ktoré majú vysoké rýchlosti; existujú aj molekuly vody, ktoré majú malú rýchlosť. Rozloženie rýchlosti molekuly vody sa podobá Maxwellovmu rozdeleniu.

K odparovaniu dochádza, keď je rýchlosť molekúl vody dostatočne veľká na to, aby ich príťažlivosť medzi molekulami vody nedokázala udržať pohromade. Podobne ako rakety pohybujúce sa vo vesmíre, aj rýchlosť rakety je dostatočne veľká na to, aby ju gravitačná sila Zeme nedokázala udržať na Zemi. Treba poznamenať, že príťažlivosti medzi molekulami sa môžu vyhnúť iba molekuly s veľkými rýchlosťami. Molekuly s malými rýchlosťami zostávajú pohromade ako voda.

Čítaj viac

Var je proces premeny kvapaliny na plyn. K varu dochádza, keď sa tlak nasýtenej pary rovná tlaku vzduchu (tlak vzduchu = atmosférický tlak). Hovoríme iba o vriacej vode. Tlak nasýtenej pary vody je priamo úmerný teplote vody, čím vyššia je teplota vody, tým vyšší je tlak nasýtenej pary. Keď vodu zahrievame, na dne nádoby sa zvyčajne objavia malé bublinky. Existencia bublín naznačuje premenu kvapaliny na plyn. Ak je tlak nasýtenej pary v bubline menší ako vonkajší tlak vzduchu, bublina sa zmrští a rozpadne predtým, ako dosiahne povrch. Bubliny sa ničia, pretože ťahová sila vonkajšieho vzduchu je vyššia ako ťahová sila pary vo vnútri bubliny. Vonkajší tlak vzduchu je vyšší ako tlak pary v bubline, takže vonkajší vzduch má výraznejšiu silu (P = F / A).

Čítaj viac

Vlhkosť vzduchu udáva množstvo vodnej pary vo vzduchu. Keď prší, atmosféra je veľmi vlhká, pretože vo vzduchu je veľa vodnej pary. Naopak, ak je vo vzduchu veľmi málo vodnej pary, vzduch je suchý. Množstvo vodnej pary vo vzduchu sa vyjadruje relatívnou vlhkosťou.

Relatívna vlhkosť je pomer parciálneho tlaku pary k tlaku nasýtenej pary vody pri určitej teplote (para je vodná para). Relatívna vlhkosť sa vyjadruje v percentách, matematicky formulovaná:

Čítaj viac