pro základní a střední školy
Sbírka úloh z fyziky
Sbírka úloh z fyziky
pro základní a střední školy
tíhové zrychlení ... g = 10 ms-2
měrná tepelná kapacita vody ... c = 4 200 J/(kg∙°C)
Faradayova konstanta ... F = 9,65·104 C·mol-1
permitivita vakua ... ε0 = 8,85·10-12C2·N-1·m-2
rychlost světla ve vakuu ... c = 3·108 m·s-1
elementární elektrický náboj ... e = 1,6·10-19 C
Planckova konstanta ... 6,63·10-34 J·s
hmotnost elektronu ... me = 9,1·10-31 kg
Stefanova-Boltzmannova konstanta ... σ = 5,67 ∙ 10-8 W∙m-2∙K-4

Molekulová fyzika a termika

Teplota vzduchu nad zamrzlým rybníkem je - 15°C. Odhadněte, jaká je asi teplota:
a) horního povrchu vrstvy ledu
b) dolního povrchu vrstvy ledu
c) vody, která je těsně pod vrstvou ledu
d) vody u dna rybníka

Řešení (a):

Horní vrstva ledu musí být v tepelné rovnováze se vzduchem nad ledem, takže musejí mít přibližně stejnou teplotu.

Odpověď (a):

Teplota horního povrchu vrstvy ledu je přibližně - 15°C.

Řešení (b):

Led izoluje vodu v rybníce od mrazivého vzduchu nad rybníkem a chrání ji před dalším promrzáním. Pod dostatečně silnou vrstvou ledu voda již nezamrzá a má zde teplotu tání (tuhnutí).

Odpověď (b):

Teplota dolního povrchu vrstvy ledu je přibližně 0°C.

Řešení (c):

Voda, která je těsně pod vrstvou ledu, musí být v tepelné rovnováze se spodní vrstvou ledu nad ní, takže musejí mít přibližně stejnou teplotu.

Odpověď (c):

Teplota vody, která je těsně pod vrstvou ledu je přibližně 0°C.

Řešení (d):

Voda má tu zvláštní vlastnost (tzv. anomálie vody), že největší hustotu má při teplotě přibližně 4°C. Právě voda s největší hustotou je u dna rybníka.

Odpověď (d):

Teplota vody u dna rybníka je přibližně 4°C.