Zaujal vás nějaký fyzikální jev? Nevíte si rady s jeho vysvětlením? Neváhejte a napište nám svůj dotaz!
nalezeno 1493 dotazů
173) Závislost tlaku na nadmořské výšce
08. 04. 2008
Dotaz: Pěkný den Chtěl bych se zeptat jak bude vypadat závislost atmosferického
tlaku na nadmořské výšce při adiabatickém chování. Pokud možno uveďte
prosím i nějaké vysvětlivky z jakých zákonů a vztahů se vycházý. Díky
moc (Marek Hušek)
Odpověď: Pod adiabatickým chováním neboli procesu nedochází k výměně tepla mezi vzduchovou částicí (pomyšlený malý objem vzduchu s homogenní teplotou, tlakem, hustotou i vlhkostí) a okolním vzduchem. Při vertikálním pohybu takové částice tedy platí zjednodušená podoba I. Termodynamického zákona: dU = -pdV, kde dU znamená změnu vnitřní energie, p je tlak vzduchu a dV odpovídá změně objemu vzduchové částice. Z tohoto vztahu lze po úpravě využitím stavové rovnice ideálního plynu (za jaký lze vzduch považovat): pV = mRT (m je hmotnost vzduchové částice, R je měrná plynová konstanta vzduchu při obvyklém složení a T je teplota), odvodit tzv. Poissonův zákon
(1)
kde představuje poměr molární tepelní kapacity při stálém tlaku a molární tepelní kapacity při stálém objemu. Další často používaný tvar Poissonova zákona vyjadřující vztah mezi tlakem p a teplotou T:
(2)
Dále využijeme rovnice hydrostatické rovnováhy
(3) dp = -ρgdz
kde ρ značí hustotu vzduchu, g je gravitační konstanta, dp a dz představují změnu tlaku a výšky. Tato rovnice platí s dobrou přesností při běžných meteorologických podmínkách a přestává pouze za intenzivních vertikálních pohybů s vyššími hodnotami zrychlení.
Derivací vztahu (2), kombinací se vztahem (3) a následnou integrací podle tlaku a výšky lze dospět k rovnici vyjadřující závislost tlaku na nadmořské výšce v adiabatické atmosféře.
(4)
kde a odpovídají tlaku a teplotě na zemském povrchu, je plynová konstanta pro suchý vzduch ( = 2.870×102 J/(kg*K)), cpd je měrná tepelná kapacita suchého vzduchu při stálém tlaku ( = 1005.7±2.5 J/(kg*K)) a g značí gravitační konstantu.
Dotaz: Dobrý den, na internetu nemohu najít tabuku vlivu rychlosti větru na teplotu.
Můzete mi, prosím, poradit? Děkuji. (Pavel Martínek)
Odpověď: Pokud máte na mysli vliv rychlosti větru na efektivní teplotu (anglicky „wind chill“), tj. teplotu, kterou subjektivně vnímá pozorovatel vystavený aktuálním větrným podmínkám, dobré pojednání o jevu i s tabulky a doplňující vztahy podává Wikipedie (anglicky), nebo stránky Americké Meteorologické Služby (také anglicky).
Pro jednoduchost přikládám tabulku vlivu rychlosti větru na efektivní teplotu při různých skutečných teplotách vzduchu:
Pod uvedenými odkazy lze nalézt empirické vztahy pro výpočet efektivní teploty, na základě kterých byla sestavena také tabulka výš.
Dotaz: Dobrý deň, chcem Vás poprosiť o vysvetlenie či peltierov a seebeckov
jav prebieha aj pri vežmi nizkych teplotách (tekuté helium). Ako by sa
správal termočlánok vytvoreny z kovov olova a zinku ktoré sú pri tejto
teplote supravodivé. Bude dochádzať k prenosu tepla pri pretekaní
elektrického prúdu takýmto článkom. (Ján Sojka)
Odpověď: Velikost Peltierova i Seebeckova jevu velmi silně klesá s klesající teplotou. Existuje několik kombinací kovů nebo slitin, které dávají ve spojení ještě rozumně měřitelné elektromotorické napětí termočlánku pod 100 K. Je to například Au s 0,03 % Fe proti Cu nebo chromelu, Au s 2,1 % Co proti mědi, s nimiž lze měřit až k héliové teplotě. Málo se používají, poněvadž jejich citlivost je velmi malá a je třeba také zabránit přítoku tepla po drátech (které nemohou být velmi tenké) z vyšší teploty na měřený objekt v nízké teplotě.
Seebeckův jev přestává být reálné použitelný k chlazení pod 100 K. Takovouto
teplotu lze dosáhnout kaskádou chladicích článků, jimiž protéká poměrně silný proud. Je třeba efektivně odvést teplo z teplého konce článku i Joulovo teplo. Tyto články se vytvářejí ze směsných polovodičů, v nichž je tento efekt nejsilnější.
Supravodiče by zřejmě nic měřitelného nezpůsobilý, Zn je navíc supravodivý
až pod 0,875 K.
Dotaz: Dobrý deň, chcel by som Vás poprosiť o vysvetlenie problematiky
seebckovho javu. Ide mi konkretne o nasledovné. Ak vytvoríme uzavretý obvod z
dvoch rôznych kovov a spoje udržiavame na rôznych teplotách začne
obvodom pretekať elektrický prúd. Otázka znie čo sa deje z teplom
ktore dodávame teplejšiemu spoju. Jasné je že sa šíri
tepelnov vodivosť;ou k chladnejšiemu spoju, ale premieňa sa aj na
elektrickú energiu preteká juceho prúdu obvodom (ten sa samozrejme mení na
joulove teplo v celom objeme kovov). Otázka znie dochádza aj k prenosu tepla z
teplejšieho spoja na chladnejší vplyvom peltierovho javu? Dali by
sa tieto pochody nejako vypočítať a tym úrčiť účinnosť termoelektrickeho generátora? Od čoho vlastne zavisí účinnosť takého termoelektrického generátora? (Ján Sojka)
Odpověď: V Peltierově generátoru se uplatňuje jak chladicí výkon zprostředkovaný nosiči náboje v soustavě dvou spojených materiálu (většinou polovodičů), tak i parazitní přenos tepla těmito materiály od teplého k chladnému konci, rovněž i Joulovo teplo vznikající průchodem proudu materiály. Je tedy nutná optimalizace parametrů generátoru, aby výsledný efekt byl co nejlepší. Teplo vybavované na teplém konci se odvádí chlazením (napr. vodou, nejčastěji však vzduchem), radiací a vedením tepla.
K charakterizaci Peltierova generátoru se zavádí parametr kvality Z = a·a/(r·k) [1/K] případně Z·T (bezrozměrný), který v nejlepším případě dosáhne hodnoty 1. Omlouvám se za zápis vztahů, nemohu použít indexy ani řeckou abecedu. Parametr a označuje Seebeckův koeficient (U = a·dT), r je měrný elektrický odpor materiálu, k je měrná tepelná vodivost materiálu - rozumí se vždy střední hodnota ramen článku.
Chladicí výkon Peltierova článku je dQ/dt = P·I, kde P označuje Peltierův koeficient svázány se Seebeckovym koeficientem a vztahem P = a·T.
Nejvyšších parametrů kvality Z = 0,015-0,04 se dosahuje v polovodičových tuhých roztocích Bi - Té, Sb - Té, Bi - Se nebo Bi -Sb, případně jiných. Novější údaje neznám.
Dotaz: Chtěla bych Vás požádat o zodpovězení mé otázky.Jde o využití radioizotopů v
dnešní době.Děkuji Urbanová (Eliška Urbanová)
Odpověď: Využití radioizotopů je dnes obrovské, takže se na Vaši otázku těžko odpovídá. Namátkou mohu vyjmenovat využití v lékařství k ozařování nádorů a k vyhledávání a zobrazování tkání a orgánů, ve kterých se daný radioizotop ukládá (takto se diagnostikují různé nemoci a podobně). Radioaktivní záření může být použito k cílenému mutování jednoduchých organismů při výzkumech, a samozřejmě nesmíme zapomenout na určování stáří materiálů pomocí radiokarbonové metody. Toho, že radioizotop lze snadno díky jeho záření odhalit, se využívá vedle již zmíněného zobrazování tkání také v označování jednotlivých míst ve složitých přírodních molekulách - tak lze odhalovat jejich strukturu, nebo při zkoumání přesného průběhu chemických reakcí tak, že pozorujeme, co se děje s určitým označeným (radioaktivním) atomem. Při zkoumání nových léčiv pomocí takového radioaktivního označení můžeme sledovat, kam látka v těle putuje a jak ji tělo zpracovává. Podobných variant "sledování" pomocí radioizotopů je mnoho v celé řadě vědních a
průmyslových oborů.
