Příklad kysličníku 1 страница

Ρ = m/V

m = ρ. V

Jednotkou hustoty je kg/m³. Vedle té to jednotky se použ í vá také i jiný ch jednotek, např. kg/l, kg/dm³, g/cm³, t/m³. Pro ně platí:

1 kg/l = 1 kg/dm³ = 1 g/cm³ = 1 t/m³ = 1000 kg/m³

Pohyb

Pohyb je zá kladní vlastnost hmoty, vš e je ve stá lé m pohybu. Klid existuje pouze relativně, pozorujeme jej jen tehdy, pohybuje-li se naš e pozorovací stanoviš tě zá roveň s pohybují cí m se objektem (např. dů m a Č lově k, stojí cí př ed ní m, se pohybují se Zemí vesmí rem). Pohyb dě lí me na:

př í moč arý (rovnomě rný a nerovnomě rný ) a kř ivoč arý.

Př i rovnomě rné m př í moč aré m pohybu koná tě leso v kaž dé m okamž iku stejně velkou drá hu za jednotku č asu. Tato drá ha (s) vykonaná za jednotku č asu (t) se nazý vá rychlostí (v) rovnomě rné ho pohybu:

v = s/t

s = v. t

Jednotkou rychlosti je 1 m/s (metr za sekundu). V praxi se použ í vá také jednotky 1 km/h (kilometr za hodinu).

Př i rovnomě rné m zvě tš ová ní rychlostí dochá zí k pohybu rovnomě rně zrychlené mu, který má zrychlení (a). Je to změ na rychlosti za jednotku č asu:

a = v/t

v = a. t

Jednotkou zrychlení je m/s² (metr za sekundu na druhou). Drá ha (s) rovnomě rně zrychlené ho pohybu je:

s = ½ a. t²

Sí la

Sila (F) pů sobí na tě lesa buď př í mo př i styku dvou tě les, nebo prostř ednictví m silové ho pole (elektrické ho, magnetické ho, zemské př itaž livosti). Uvá dí tě leso do pohybu, zvě tš uje nebo zmenš uje rychlost pohybu a mů ž e také mě nit tvar (deformovat) tě leso. Sí la (F) je ú mě rná hmotnosti tě lesa (m) a zrychlení (a), které mu udě luje:

F = m. a

Př i stá lé m pů sobení sí ly (není -li tě leso brzdě no např. tř ení m) má tě leso stá lé zrychlení, pohybuje se tedy pohybem rovnomě rně zrychlený m. Rovnomě rný m př í moč arý m pohybem se pohybuje tě leso, na které nepů sobí ž á dná sí la. Jednotkou sí ly je 1 N (newton, č ti ň ú tn), což je sí la, která udě luje tě lesu s hmotností 1 kg zrychlení 1 m/s². Sklá dá ní sil pů sobí cí ch na tě leso v temž e bodě:

1. Pů sobí -li v jedné př í mce sí ly souhlasně orientované, pak vý slednice je rovna souč tu obou sil.

2. Pů sobí -li sí ly v jedné př í mce a jsou nesouhlasně orientované, pak vý slednice je rovna rozdí lu obou sil.

3. Pů sobí -li sí ly v rů zný ch smě rech, je vý slednice urč ena ú hlopř í č kou rovnobě ž ní ku sil (vektorové ho rovnobě ž ní ku).

Tě ž iš tě je pů sobiš tě tí hy celé ho tě lesa. Polohu tě ž iš tě urč í me zkusmo ně kolikerý m zavě š ení m tě lesa v rů zný ch jeho bodech. Tě ž iš tě je prů seč í kem vš ech jeho tě ž nic, což jsou př í mky svislé, prochá zejí cí bodem zavě š ení tě lesa.

U pravidelný ch tě les je tě ž iš tě ve stř edu tě lesa.

Rovnová ž ná poloha tě lesa mů ž e bý t:

stá lá (př i vychý lení tě lesa tě ž iš tě stoupá )

volná (př i vychý lení tě ž iš tě ani nestoupá, ani neklesá )

vratká (př i vychý lení tě lesa tě ž iš tě klesá )

Tí ha (vá ha)

Sí la, kterou pů sobí Země na tě lesa, je tí ha tě lesa (G). Je ú mě rná hmotnosti tě lesa (m). Země udě luje vš em tě lesů m stejné zrychlení, zvané zemské tí hové zrychlení (g), které je rovno:

g = 9, 81 m/s²

Tí ha tě lesa je rovna souč inu jeho hmotnosti a tí hové ho zrychlení:

G = m. g

Tí ha má stejně jako jiné sí ly jednotku 1 N (newton, č ti ň ú tn). Starš í jednotkou tí hy byl 1 kp (kilopond), což je tí ha tě lesa o hmotnosti 1 kg:

1 kp = 1 kg. 9, 81 m/s² = 9, 81 kg. m/s² = 9, 81 N.

Mě rná tí ha (γ ) je tí ha tě lesa o jednotkové m objemu:

γ = G/V

G = γ. V

Jednotkou mě rné tí hy je N/m³, starš í jednotkou je kp/m³.

Prá ce a vý kon

Tě leso koná prá ci (A), pů sobí -li silou (F) na jiné tě leso a př emisť uje je po urč ité drá ze (s) ve smě ru sí ly. Mechanická prá ce je rovna souč inu sí ly a drá hy:

A = F. s

Jednotkou prá ce je 1 J (joule, č ti dž aul), což je prá ce, kterou vykoná sí la 1 N

pů sobí cí po drá ze 1 m ve smě ru sí ly.

Vý kon (P) je prá ce, vykonaná za jednotku č asu:

P = A/t

Jednotkou vý konu je 1 W (watt). Je to prá ce 1 J vykonaná za dobu 1 s. Vě tš í jednotkou je 1 kW (kilowatt) = 1000 W. Stará jednotka je ků ň (k nebo HP), které se dnes již nepouž í vá.

Jednoduché stroje

Kladky:

pevná (rovnová ha: F = G, F sí la, G tí ha bř emene),

volná (rovnová ha: F = G/2). Volná kladka uš etř í polovinu sí ly, protož e vš ak touto silou musí me pů sobit na dvojná sobné drá ze, ž á dnou prá ci tí m neuš etř í me.

Pá ky:

jednozvratná a dvojzvratna. (rovnová ha: F. a = G. b) Souč in sí ly (F) a dé lky ramene sí ly (a) je moment sí ly, souč in tí hy bř emene (G) a dé lky ramene bř emene (b) je moment bř emene. Moment bř emene se rovná momentu sí ly.

Kolo na hř í deli (rumpá l, vratidlo):

Rovnová ha: G. r = F. R (r polomě r hř í dele, R polomě r kola).

Nakloně ná rovina:

Kolikrá t je dé lka nakloně né roviny (l) vě tš í než její vý š ka (h), tolikrá t je sí la menš í než tí ha bř emene.

Rovnová ha: F. l = G. h

Š roub se sklá dá z vř etene se š roubovitý m zá vitem a z matice š roubové.

V podstatě je to zatoč ená nakloně ná rovina.

Rovnová ha: G. h = F. 2π r.

V ž á dné m stroji se prá ce neuš etř í ani nezí ská. Stroj mů ž e vykonat jen tolik prá ce, kolik jsme do ně j dodali (zlaté pravidlo mechaniky). Jednoduchý mi stroji mů ž eme mě nit jen velikost, smě r a drá hu pů sobení sí ly.

Dř í ve se lidé pokouš eli sestavit stroj, který by „vyrá bě l prá ci“ – perpetuum mobile. Takový stroj není mož ný.

Ú č innost stroje je pomě r prá ce vykonané k prá ci dodané. Vyjadř uje se v %, nemů ž e bý t vě tš í než 100 %.

Energie je schopnost konat prá ci.

Druhy mechanické energie:

pohybová (kinetická ): W_k = ½ . m. v² (m hmotnost, v zrychlení )

polohová (potenciá lní ): W_p = m. g. h (g tí hové zrychlení, h vý š ka)

pruž nosti (elastická ).

Zá kon o zachová ní energie: Energie se neztrá cí a z nič eho nevzniká, pouze se př emě ň uje.

Zdroje energie: uhlí, nafta, tekoucí voda, atomová energie, energie vě tru, dmutí moř e, sluneč ní zá ř ení, zemské teplo apod.

MECHANIKA KAPALIN A PLYNŮ

Skupenství lá tek

Vš echny lá tky jsou dě litelné. Mechanický m dě lení m lze dostat nejmenš í č á steč ku lá tky, která má její pů vodní chemické vlastnosti – molekulu. Molekuly lá tek jsou ve stá lé m pohybu, který se zrychluje př i vzrů stu teploty. Skupenství lá tek (podle typu pohybu a soudrž nosti molekul):

pevné se vyznač uje velkou soudrž ností molekul, molekuly kmitají kolem rovnová ž ný ch poloh,

kapalné se vyznač uje menš í soudrž ností molekul, molekuly se volně posouvají,

plynné se vyznač uje př evahou odpudivý ch sil molekul, plyny se rozpí nají.

Kapaliny a plyny se dohromady nazý vají tekutiny.

Mechanika kapalin

Pascalů v zá kon: Tlak vyvolaný vně jš í silou pů sobí cí na povrch kapaliny pů sobí stejně ve vš ech bodech kapaliny a ve vš ech smě rech. Tento tlak zá visí pouze na velikosti vně jš í sí ly a na velikosti plochy, na niž pů sobí, nezá visí na hloubce a hustotě kapaliny. Tlak (p) v kapalině je roven tlakové sí le (F), která pů sobí na jednotkovou plochu (S):

p = F/S

F= p. S

Jednotkou tlaku je 1 Pa (pascal, č ti paskal), což je tlak v kapalině, který vyvolá sí la 1 N, pů sobí cí na plochu 1 m².

Pascalova zá kona a zá kona o nestlač itelnosti kapalin využ í vá jednoduchý stroj – hydraulický lis. Rovnová ha na hydraulické m lisu:

Na malou plochu S₁ pů sobí me malou silou F_1, pak deska o velké ploš e S₂ vyví jí velkou sí lu F₂.

Tlak, vyvolaný v kapalině vlastní tí hou kapaliny, se nazý vá hydrostatický m tlakem (P):

p = h. ρ. g

(p tlak, h hloubka, ρ hustota kapaliny, g tí hové zrychlení ).

Podle Pascalova zá kona pů sobí tento tlak na stě ny, na dno i na kteroukoli plochu v kapalině stejně.

Hydrostatické paradoxon: Tlaková sí la (F) pů sobí cí na danou plochu (S) dna ná doby není zá vislá na objemu ná doby, tí ze kapaliny, tvaru ná doby ani velikosti dna:

F = S. h. ρ. g

Archimé dů v zá kon: Tě leso ponoř ené do kapaliny je nadlehč ová no silou, která se rovná tí ze kapaliny, její ž objem je roven objemu ponoř ené č á sti tě lesa. Podle tohoto zá kona plovou př edmě ty, jejichž hustota je menš í než hustota kapalí ny.

Mechanika plynů

Pascalů v a Archimé dů v zá kon platí také pro plyny.

Plynný obal Země je ovzduš í – atmosfé ra. Vzduch má také tí hu (př i moř ské hladině vá ž í litr vzduchu asi 1, 29 p, má tedy hmotnost 1, 29 g). Tato tí ha vyvolá vá tlak vzduchu – atmosfé rický tlak, který je obdobný hydrostatické mu tlaku v kapaliná ch.

Normá lní tlak vzduchu (na 45° š í ř ky u hladiny moř e) je stejný jako tlak rtuť ové ho sloupce 760 mm vysoké ho. Takový tlak je nazý vá n (fyziká lní ) atmosfé rou (1 atm), která je rovna 760 Torr (torrů ). Tlak 1 Torr je roven tlaku 1 mm vysoké ho sloupce rtuti. Dnes se tlak vzduchu vyjadř uje v jednotká ch 1 bar (bar), 1 mbar (milibar) nebo 1 Pa (pascal). Normá lní tlak vzduchu (760 Torr) je roven 101 325 Pa = 1 013, 25 mbar = 1, 013 25 bar = 1 bar.

AKUSTIKA

Zvuk vzniká kmitá ní m pruž ný ch tě les. Kmitají cí tě lesa jsou zdroje zvuku. Pravidelný m kmitá ní m vzniká tó n.

Zvuk se š í ř í pouze ve vyplně né m prostoru (alespoň vzduchem). V kaž dé m prostř edí je jeho rychlost jiná: Ve vzduchu je jeho rychlost asi 340 m/s, ve vodě asi 1450 m/s. Vzduchoprá zdnem (vakuem) se zvuk neš í ř í.

Vý š ka tó nu zá visí na kmitoč tu, což je poč et kmitů za sekundu. Jednotkou kmitoč tu je 1 Hz (hertz, č ti herc). Č istý tó n má zvuk jen jediné ho kmitoč tu. Č í m je vyš š í tó n, tí m je vyš š í jeho kmitoč et. Zá kladní tó n pro hudbu – komorní „a“ – má kmitoč et 440 Hz. Lidské ucho vní má zvuk o kmitoč tu od 16 do 20 000 Hz (starš í lidé mají tento rozsah menš í ).

Zvuky o vyš š í m než slyš itelné m kmitoč tu jsou ultrazvuky, o niž š í m infrazvuky. Zvuk se sklá dá z tó nů o rů zný ch kmitoč tech. Pomě rné zastoupení tó nů o rů zný ch kmitoč tech (vý š ká ch) urč uje barvu zvuku.

Intenzita zvuku (hlasitost) je dá na amplitudou kmitů, tj. nejvě tš í vý chylkou kmitají cí ch č á stí.

Ozvě na vzniká odrazem zvuku od př eká ž ky vzdá lené alespoň 17 m.

TERMIKA

Teplo a teplota

Teplo je druh energie, energie neuspoř á dané ho pohybu molekul lá tky. Dodá ní m tepla se tě lesa zahř í vají, zvě tš uje se jejich teplota. Dodá ní m stejné ho množ ství tepla se rů zné lá tky zahř ejí o jinou teplotu. Zá visí to jednak na tepelný ch vlastnostech lá tky, jednak na její m množ ství (hmotnosti).

Mě rné teplo je množ ství tepla, které ho je tř eba, aby se 1 kg lá tky ohř á l o 1 K (1 °C). Zá kladní jednotkou teploty je teplotní stupeň Kelvina (1 K) nebo Celsia (1 °C). Jednotkou tepla je 1 cal (kalorie). Je to množ ství tepla, které je nutno dodat, aby se 1 g vody ohř á l ze 14, 5 na 15, 5 °C za normá lní ho tlaku vzduchu. Vě tš í jednotkou je 1 kcal (kilokalorie) = 1000 cal.

Š í ř ení tepla

Teplo se š í ř í:

vedení m (od molekuly k molekule lá tky)

proudě ní m (v kapaliná ch a plynech: proudě ní př irozené a nucené )

zá ř ení m (pomocí tepelný ch paprsků se energie př edá vá až př i dopadu paprsků na tě leso, prostor mezi zdrojem tepla a tě lesem se nezahř í vá – mů ž e to bý t vakuum).

Tmavá tě lesa vyzař ují a pohlcují paprsky lé pe než lesklá a bí lá, která je odrá ž ejí. Vodič e tepla jsou lá tky, které dobř e vedou teplo – rychle se zahř í vají a rychle teplo př edá vají a chladnou (kovy). Š patné vodič e tepla (voda, vzduch, zdivo, papí r apod. ) se pomalu zahř í vají a pomalu chladnou, slouž í jako tepelné izolá tory.

Změ ny skupenství

Teplotní roztaž nost a rozpí navost

Lá tky se zahř í vá ní m roztahují a ochlazová ní m smrš ť ují. Nejvě tš í změ ny v objemu prodě lá vají plyny, nejmenš í lá tky tuhé. Tepelné roztaž nosti kapalin (lí h) a kovů (rtuť, bimetal) se využ í vá k mě ř ení teploty a jako tepelný ch pojistek.

Objemový teplotní koeficient lá tky urč uje, o kolik se zvě tš í její objem v %, zvě tš í -li se teplota o 1 °C. Lí h má tento koeficient roven 0, 18 %/1 °C.

Teplo a prá ce

Teplo je energie, schopnost konat prá ci. Mů ž eme ji př emě nit na prá ci mechanickou a naopak prá ci mechanickou mů ž eme př emě nit na teplo. Tepelná energie 1 cal je ekvivalentní mechanické prá ci 4, 187 J (mechanický ekvivalent tepla). Podle tohoto př epoč tu mů ž eme vyjadř ovat teplo v jednotká ch prá ce.

Tepelné jevy potvrzují zá kon o př emě ně a zachová ní energie.

Stroje, které př emě ň ují tepelnou energii na mechanickou prá ci, jsou tepelné motory:

pí stové stroje – parní stroj

– spalovací motor (zá ž ehový: dvoudobý a č tyř dobý vzně tový: Dieselů v)

turbí ny

reaktivní (tryskové ) motory – proudové (reaktivní lá tkou je vzduch)

– raketové (spalné plyny)

Ú č innost tepelný ch motorů je 16-40 %. Na opač né m principu pracují chladicí stroje.

MAGNETISMUS

Magnet a magnetické pó ly

Ně které lá tky mají schopnost se odpuzovat nebo př itahovat. Tě mto lá tká m ř í ká me magnety. Jsou to např.: ž elezo, nikl, kobalt a ně které slitiny.

Magnety:

tvrdé magnety (drž í své magnetické vlastnosti)

mě kké magnety (snadno ztrá cejí a mě ní magnetické vlastnosti)

Ně které magnetické lá tky se vyskytují i v př í rodě (magnetovec – ž elezná ruda Fe₃O₄).

Mí sta magnetu s nejvě tš í př itaž livou silou jsou pó ly magnetu. Kaž dý magnet má dva pó ly: severní S (N) a již ní J (S). Souhlasné pó ly se odpuzují, nesouhlasné př itahují.

U protaž ený ch (tyč ový ch) magnetů jsou oba pó ly na opač ný ch koncí ch magnetu. Magnetické pó ly nelze vš ak od sebe oddě lit: rozdě lí me-li magnet napů l, vzniknou dva magnety, kaž dý s obě ma pó ly.

Magnet pů sobí na jiné magnety a magnetické lá tky nepř í mo bez styku silový m magnetický m polem.

Magnetické vlastnosti lá tek

Podle toho, jak se chovají lá tky, vlož í me-li je do magnetické ho pole, dě lí me je na: ferromagnetické (vý razně zesilují magnetické pole) paramagnetické (slabě zesilují magnetické pole) diamagnetické (slabě zeslabují magnetické pole).

Magnetické pole Země

Země se chová jako velký magnet. Jeho magnetický severní a již ní pó l vš ak př esně nesouhlasí s pó ly země pisný mi. Magnetické pole Země pů sobí na volně zavě š ený jiný magnet – magnetku – tak, ž e zemský severní magnetický pó l př itahuje již ní pó l magnetky. Ta se vž dy stoč í tak, ž e jeden její konec ukazuje k magnetické mu severu, druhý k jihu. Př í stroj s volně zavě š enou nebo volně plovoucí magnetkou se jmenuje kompas.

Protož e země pisné a magnetické pó ly spolu nesouhlasí, liš í se smě r osy magnetky (smě ru k magnetické mu severu) od mí stní ho polední ku (smě ru k země pisné mu severu). Tato odchylka je magnetická deklinace, která je na rů zný ch mí stech rů zná.

ELEKTŘ INA

Elektrický ná boj

Atomy lá tky obsahují Č á stice kladně (+) a zá porně (-) nabité, které nesou kladný a zá porný elektrický ná boj. Nejmenš í zá porný ná boj (elementá rní ná boj) nese č á stice, obí hají cí kolem já dra atomu, elektron. Nositeli kladné ho ná boje jsou č á stice v atomové m já dř e – protony.

Kaž dá lá tka má své kladné a zá porné ná boje normá lně v rovnová ze (neutrá lní stav). Vně jš í m pů sobení m se tato rovnová ha mů ž e poruš it (např. tř ení m skleně né tyč e ků ž í zí ská tyč ná boj kladný a ků ž e ná boj zá porný ).

Elektrické ná boje na sebe pů sobí silou: Opač ně nabité ná boje se př itahují, souhlasně nabité se odpuzují. Sí la, kterou na sebe pů sobí, je dá na Coulombový m zá konem:

(Q1 a Q₂ je velikost obou ná bojů, r vzdá lenost, k souč initel o velikosti k = 9. 10⁹ N m²/C²)

Jednotkou elektrické ho ná boje je 1 C (coulomb, č ti kulomb).

Kolem elektrické ho ná boje vzniká silové elektrické pole. Intenzita elektrické ho pole (E) je sí la, kterou pů sobí elektrické pole na jednotkový ná boj:

E=F/Q

Lá tky, které dobř e vedou elektrický ná boj, jsou vodič e. Nejlepš í mi vodič i jsou kovy (zvlá š tě stř í bro, mě d, hliní k). Lá tky, které nevedou elektrický ná boj, jsou nevodič e (izolanty). Jsou to např. sklo, ebonit, guma, porcelá n, hedvá bí aj. Ně které lá tky vedou elektř inu pouze za urč itý ch podmí nek (např. za urč ité teploty, př i osvě tlení, jen jední m smě rem apod. ). Nazý vají se polovodič e: např. kř emí k, germanium, selen.

Elektrická indukce: Ná boje ve vodič i, umí stě né m v elektrické m poli, se rozdě lí na kladné a zá porné, které se rozprostř ou na protilehlý ch koncí ch vodič e. Ř í ká me, ž e na koncí ch vodič e se indukují ná boje. Jiskra je vý boj dvou nesouhlasný ch elektrický ch ná bojů. 6/esk je vý boj atmosfé rické elektř iny.

Vodič e mají schopnost pojmout elektrický ná boj. Tato jejich vlastnost se nazý vá kapacita. Soustava vodič ů, které mají př i malý ch rozmě rech velkou kapacitu, jsou kondenzá tory. Jednotkou kapacity je 1 F (farad).

Elektrický proud

Pů sobení m elektrické ho pole se ná boje ve vodič í ch pohybují. Tento pohyb ná bojů se označ uje jako elektrický proud (I). Pohyb ná boje zprostř edková vají v kovech elektrony, které se př emisť ují z mí sta nadbytku elektronů (zá porný pó l) do mí sta nedostatku zá porné ho ná boje (kladný pó l). Jednotkou elektrické ho proudu je 1 A (ampé r).

Podmí nkou vzniku proudu je elektrické napě tí (U). Vzniká mezi kladný m a zá porný m pó lem zdroje. Jednotkou napě tí je 1 V (volt).

Rů zné vodič e kladou elektrické mu proudu rů zný odpor (R). Pů sobení m té hož napě tí (U) prochá zí rů zný mi vodič i rů zný proud (l):

Ohmů v zá kon:

Jednotkou elektrické ho odporu je 1 ohm(ohm, č ti ó m). Je to odpor vodič e, který m prochá zí proud 1 A př i pů sobení napě tí 1 V. Odpor vodič e roste ú mě rně s jeho dé lkou (I). Odpor vodič e klesá ú mě rně s jeho prů ř ezem (S).

⇐ Предыдущая 10 11 12 13 141516 17 18 19 Следующая ⇒