Sbírka úloh z fyziky
pro základní a střední školy
tíhové zrychlení ... g = 10 m∙s-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
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
Molekulová fyzika a termika Teplota kyslíku o hmotnosti 40 g se při stálém objemu zvýší z 20 °C na 70 °C.
a) Určete teplo, které plyn při ohřívání přijme.
b) Určete práci, kterou plyn při ohřívání vykoná.
c) Určete změnu vnitřní energie plynu při ohřívání.
d) Jak by se změnily výsledky úloh a) - c), kdyby se jednalo o izobarické ohřívání?
(Měrná tepelná kapacita kyslíku při stálém objemu je 651 J∙kg-1∙K-1, při stálém tlaku 912 J∙kg-1∙K-1.)
Řešení (a):
m = 40 g = 0,04 kg, t1 = 20 °C, t2 = 70 °C, cV = 651 J∙kg-1∙K-1
Přijaté teplo vypočítáme podle vztahu
Číselně
Odpověď (a):
Plyn při ohřívání (za stálého objemu) přijme teplo 1,3 kJ.
Řešení (b):
Protože se jedná o izochorický děj (objem plynu se nemění), plyn nekoná žádnou práci.
Odpověď (b):
Práce vykonaná plynem (při ohřívání za stálého objemu) bude nulová.
Řešení (c):
Plyn při ohřívání přijal od okolí teplo QV. Protože při izochorickém ději plyn nekoná žádnou práci, veškeré přijaté teplo se rovná přírůstku jeho vnitřní energie.
Platí tedy
Odpověď (c):
Přírůstek vnitřní energie plynu (při ohřívání za stálého objemu) bude 1,3 kJ.
Řešení (d):
m = 40 g = 0,04 kg, t1 = 20 °C, t2 = 70 °C, cp = 912 J∙kg-1∙K-1
Přijaté teplo vypočítáme podle vztahu
Číselně
Teplo přijaté plynem při izobarickém ohřívání (tlak se nemění) je větší než teplo přijaté při izochorickém ohřívání právě o vykonanou práci W´.
Platí tedy (dosadíme v kJ)
Při určení změny vnitřní energie budeme vycházet z prvního termodynamického zákona
Číselně (dosadíme v kJ)
Odpověď (d):
Výsledky úloh a) - c) by v případě izobarického ohřívání byly následující:
- teplo přijaté plynem při izobarickém ohřívání: 1,8 kJ
- práce vykonaná plynem při izobarickém ohřívání: 0,5 kJ
- přírůstek vnitřní energie plynu při izobarickém ohřívání: 1,3 kJ.
