Fyzikální poradna

Mgr. Jaroslav Koreš, Ph.D., Gymnázium Jana Valeriána Jirsíka České Budějovice

31. 08. 2017

Atomy v absolutní nule

Dobrý den, chci se zeptat, jak je to s velikostí molekul při absolutní nule. Měl jsem za to, že energie dodává elektronům v obalu rychlost. A tato energie je získávaná teplem. Pokud bychom tedy odebrali veškeré teplo a dostali se tak na absolutní nulu (vím, zatím se to nepodařilo), tak by teoreticky mělo dojít k zastavení pohybu elektronů aj. V tom případě až by se znova začalo oteplovat, neměly by se elektrony začít přitahovat k jádru atomu? Popřípadě, proč tento jev nenastává už při ochlazování k absolutní nule?

Tato teorie mi vrtá hlavou už pár let a stále jsem na ni nemohl najít odpověď. 
Snad mi to osvětlíte vy, děkuji a budu se těšit na odpověď, Jakl Filip

Ahoj Filipe,

nejdřív děkuji za důvěru, snad se mi podaří uspokojivě odpovědět na tvůj dotaz. Nejjednodušší odpovědí je to, že teploty absolutní nuly NELZE dosáhnout. Je to jeden z termodynamických zákonů, který nijak nesouvisí s našimi technologickými možnostmi, je to vlastně jedna z hranic přírody.

Správně píšeš, že by se částice (je jedno, jestli elektrony či atomy) přestaly pohybovat. To ale nejde kvůli Heisenbergovým relacím neurčitosti, které vysvětlují, že není možné znát zároveň polohu a rychlost částice. Pokud bychom znali přesně rychlost (a nula je přesná hodnota), byla by částice všude kolem nás. To také nejde, takže je zde druhý důvod, proč elektrony nebudou padat do jádra.

Třetím důvodem je to, že elektrony nejsou v libovolné vzdálenosti od jádra, ale pohybují se v přesně daných hladinách (poloha elektronů je tzv. kvantována), takže nemohou "padat" k jádru. Navíc pro každou hladinu je dána konkrétní rychlost elektronu, takže jeho pohyb není nijak ovlivňován teplotou.

Pokusil jsem se vše vysvětlit z částicového hlediska, pokud bychom považovali atomy či elektrony za vlnění (což je oprávněné), bylo by vysvětlení nejspíše složitější a také by vedlo ke stejnému závěru.
Doufám, že jsi s touto odpovědí spokojen.

1

Autor

Jaroslav Koreš

Mgr. Jaroslav Koreš, Ph.D., Gymnázium Jana Valeriána Jirsíka České Budějovice

21. 08. 2017

Jakou teplotu má vakuum

Dobrý den, k této úvaze mě přivedla jedna reklama a přítel, který se mnou u ní seděl. Jakou teplotu má vakuum a při jaké teplotě se ve vakuu peče husa (nebo cokoliv)? Děkuji, Tereza Majerová

Ahoj Terezo, díky za další, tentokrát "vypečenou" otázku.Kdybych si to chtěl zjednodušit, tak odpovím, že vakuum nemá žádnou teplotu - teplota souvisí s rychlostí pohybu částic v látkách (viz např. difúze čaje). Pokud tedy máme dokonalé vakuum, tak mu nelze přisoudit žádnou teplotu. Jak si jistě pamatuješ, nemůžeme říci, že má teplotu 0 Kelvinů, takovou teplotu nelze dosáhnout. Jenže kolem nás (ve vesmíru) je také vakuum a to má nějakou teplotu - ta je o trochu menší, než 3 K (-270 °C). Tato teplota ale není teplotou vakua, ale spíše jde o teplotu tzv. reliktního záření - záření, které souvisí se vznikem našeho vesmíru. V tomto případě popisujeme tedy ne teplotu "prostředí" (vakua), ale "teplotu přenášené energie". A navíc vakuum ve vesmíru není pořádné vakuum ;) Co se týče pečení - tam je to tak, že pokud budeš vařit/péct ve vakuu, tak se ti vlivem vypařování/sublimace z vakua stane pára daného pokrmu a už tedy nevaříš ve vakuu, ale jen při nižším tlaku. Doufám, že jsem touto odpovědí nijak neovlivnil účinnost reklamy.

1

Autor

Jaroslav Koreš

Mgr. Jaroslav Koreš, Ph.D., Gymnázium Jana Valeriána Jirsíka České Budějovice

25. 07. 2017

Kladná energetická bilance z brzdění osy roztočeného setrvačníku

Moje otázka zní: Lze získat alespoň teoreticky kladnou en. bilanci z brzdění osy roztočeného setrvačníku? Myšleno je to tak že rotující hmota zaujme svou osou rotace stabilní polohu vůči vesmíru tudíž se vzhledem k zemi začne otáčet. Lze z tohoto otáčení čerpat energii? A je šance byť teoretická že by celková energ. bilance byla kladná?Děkuji za reakci s pozdravem Pavel

Ahoj Pavle, nejsem si jistý jestli ti přesně rozumím, pokud nebudeš s touto odpovědí spokojen, tak se klidně zeptej znovu. Uvažuji dokonalou situaci beze ztrát a bez tření.Pokud bychom měli již točící se setrvačník, tak nakláněním jeho osy by jsme vykonali určitou práci, která by tak zvýšila celkovou energii setrvačníku. Kdybychom setrvačník začali brzdit, tak bychom z něj přenášeli energii do tělesa, které by zapříčiňovalo brzdění. Ale samozřejmě by energie bylo stále stejně, nezávisle na změně směru/rychlosti rotace setrvačníku.Ve vesmíru si můžeme takový setrvačník nahradit planetami/hvězdami, které také rotují a pokud bychom jejich rotaci využili k přeměně jejich kinetické energie na např. elektrickou (podobně jako v elektrárnách, kde rotují magnety), tak bychom opravdu z rotační energie planety získali energii elektrickou. Ale jen na úkor rychlosti otáčení dotyčné planety - tedy na úkor její počáteční kinetické energie.Energie by ale v dané soustavě stále stejně, opět připomínám, že jsme si vše zidealizovali tím, že neuvažujeme ztráty.

2

Autor

Jaroslav Koreš

Mgr. Jaroslav Koreš, Ph.D., Gymnázium Jana Valeriána Jirsíka České Budějovice

25. 07. 2017

Hmotnost kamene

Myslíte, když mě trefil kámen a jen mě škrtnul, tak ve vzorci F=m*a počítám s jeho plnou hmotností?

Ahoj, ano, do 2. Newtonova zákona dosadíš celou hmotnost, nezávisle na tom, jak moc tě kámen trefí. To, jak hodně tě kámen trefí popisuje zrychlení a - pokud by tě kámen jen škrtl, byl by o tebe zpomalen málo a tak by a bylo malé. Pokud tě kámen trefí hodně, tak se o tebe zastaví - a bude velké.Velikost a závisí na rychlosti kamenu a na tom, jak rychle na tobě zpomalí - čím déle bude trvat, než zpomalí, tím menší bude a. Menší tak bude i síla, která na tebe působí.

1

Autor

Jaroslav Koreš

Mgr. Jaroslav Koreš, Ph.D., Gymnázium Jana Valeriána Jirsíka České Budějovice

23. 06. 2017

Statická elektřina

Dobrý den, zaujala mne statická elektřina, ale nemohu najit patřičné zdroje informaci, poraďte mi prosím, kam se mohu obrátit. Na internetu jsem nasel spousty pofiderních článku od autora: Miroslav Provod. Ale takové teorie, domněnky a v podstatě archeoastronautické sci-fi nechci. Zajímá mne její využití, kupříkladu jako prachový filtr u cementáren nebo vlastně za jakékoli informace. Předem děkuji za odpověď.

Ahoj,

jsme rádi, že se zajímáš o praktické využití fyzikálních jevů. Stejně jako jiná odvětví fyziky má elektrostatika široké využití.

Zkusím jich pár nastínit.

Asi jako nejznámější uvedu bleskosvod – vlivem elektrostatického pole mezi nabitým mrakem a zemí dojde přesunu elektronů v bleskosvodu (nazýváme to elektrostatickou indukcí). Na horní části bleskosvodu je tedy vyšší hustota nábojů (to je ještě více umocněno tím, že náboje se nejvíce hromadí na ostrých hranách). Dejme tomu, že mrak je nabitý kladně, vršek bleskosvodu je tedy nabit záporně, více než zbytek domu. Vývoj přeskočí nejpravděpodobněji mezi nejvyšším rozdílem nábojů – a blesk tedy uhodí do bleskosvodu. Komplikuje to složení vzduchu, které není všude stejné, proto píši nejpravděpodobněji.

Jiným příkladem může být elektrostatické nanášení barvy – stříkací pistole s barvou je připojena na jeden pól (třeba kladný) a stříkané vodivé těleso je připojeno na opačný (záporný) pól. Barva se při průchodu pistolí nabije kladně a bude tedy pokračovat na záporně nabité těleso. Tak výrazně ušetříme – zajistíme, že většina barvy dospěje tam, kam chceme.

Na podobném principu funguje laserová tiskárna – laser vybíjí místa na nabitém válci v tiskárně, na který jsou pak přivedeny stejně nabité částice toneru. Protože se stejné náboje odpuzují, tak v neosvícených místech toner neulpí, zato však zůstane na místech, které byly osvíceny (a zbaveny tak náboje). Obsah válce se pak přetiskne na papír a zapeče.

S elektrostatikou se také musejí vypořádat letadla, aby se při přistání výbojem nevybila o zem. Ale to necháme jako případný příští dotaz ;)

Co se týče zdrojů zajímavé informace najdeš např. na těchto webech:

http://edu.techmania.cz/cs/encyklopedie/fyzika/elektrostatika/prakticke-vyuziti-elektrostatiky

http://fyzika.jreichl.com/main.article/view/1310-elektrostaticke-jevy-v-prumyslu

http://fyzmatik.pise.cz/428-obrana-pred-statickou-elektrinou.html

12

Autor

Jaroslav Koreš

Mgr. Jaroslav Koreš, Ph.D., Gymnázium Jana Valeriána Jirsíka České Budějovice

27. 03. 2017

Vliv teploty na gravitaci tělesa

Dobrý den, rád bych se dozvěděl, jaký vliv (pokud vůbec nějaký) má teplota tělesa na jeho gravitaci? Může být gravitace tělesa nějak ovlivněna jeho extrémně vysokou, popř. extrémně nízkou teplotou? Děkuji a přeji hezký den, Pavel


Ahoj Pavle,

v klasické fyzice, která popisuje gravitaci pomocí Newtonova zákona závisí gravitační síla mezi tělesy jen na jejich hmotnosti a vzájemné vzdálenosti.

Jenže s příchodem teorie relativity se situace změnila - energie je vlastně jinou formou hmoty, takže čím vyšší energii těleso má, tím větší gravitační silou působí. No a teplota je je vlastně ukazatel kinetické energie molekul, takže čím vyšší teplota, tím větší energie a tím větší hmotnost a tím větší gravitační síla.

Upozorňuji, že přepočty mezi teplotou, energií, hmotností a gravitací jsou vždy mnohořádově nižší, takže je potřeba opravdu (velmi) velmi vysoká teplota (odhadem 10^-50).

23

Autor

Jaroslav Koreš

První
1 .. 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Poslední

Zadání dotazu

Máte nějaký dotaz?

Pokud se chcete na něco zeptat, napište e-mail s předmětem "Fyzikální poradna" na emailovou adresu

poradna@svetenergie.cz
Skupina ČEZ

Kontaktní informace

Máte-li k obsahu portálu jakékoliv náměty, postřehy či připomínky – prosím kontaktujte nás. Budeme vděční i za připomínky k nekorektnímu zobrazení stránek, či případnému upozornění na chybu. Děkujeme.


email:info@svetenergie.cz

Kontaktní formulář

KONTROLNÍ KÓD

kontrolní kód Opište prosím do políčka formuláře
text z obrázku

Portál Svět energie provozuje společnost ČEZ. Vyrobil Simopt, s.r.o., Copyright © 2016, Všechna práva vyhrazena

detail