MOT

Předmět: Molekulová fyzika a termodynamika

Katedra/Zkratka: KEF/MOT

Rok: 2011

Garant: 'RNDr. Renata Holubová, CSc.'

Anotace: Základní poznatky molekulové fyziky a termodynamiky - kinetická teorie, věty termodynamiky, transportní děje, fázové přechody.

Přehled látky:
Přednáška Základní poznatky molekulové fyziky : částicová struktura látek, atom a molekula, látkové množství, molární veličiny, částice v silovém poli ostatních částic, Brownův pohyb. Základní pojmy: termodynamický systém, stav soustavy, rovnovážný stav, rovnovážný děj, děje vratné a nevratné, rovnovážný stav plynu jako stav s největší pravděpodobností, vnitřní energie soustavy, teplo, ideální plyn, zákony ideálního plynu. Molekulární kinetická teorie plynů: předpoklady kinetické teorie, základní rovnice pro tlak ideálního plynu, vnitřní energie plynu, věta o ekvipartici, směs plynů, střední kvadratická rychlost, Maxwellův zákon rozdělení rychlostí molekul, rozbor Maxwellova zákona, střední volná dráha molekuly. Termodynamika : první hlavní věta termodynamiky, vnitřní energie soustavy, práce plynu, aplikace první věty na děje v ideálním plynu, kruhový děj, Carnotův vratný kruhový děj, druhá hlavní věta termodynamiky, entropie, změna entropie při vratném a nevratném ději , entropie a pravděpodobnost soustavy, entropie a informace, termodynamické funkce. Transportní jevy : vedení (kondukce) tepla, rovnice hustoty tepelného toku, Fourierova rovnice pro vedení tepla, proudění (konvekce) tepla, radiace, difúze, první a druhý Fickův zákon, vnitřní tření. Fázové přechody : pojem fáze, fázové přechody prvního druhu, vypařování, kondenzace, páry syté a přehřáté, kritický stav, var kapaliny, tání a tuhnutí, sublimace a desublimace, fázový diagram látky, Clausius-Clapeyronova rovnice. Reálné plyny: síly mezi molekulami reálného plynu, rovnice van der Waalsova, kritický bod, Joule- Thomsonův jev, zkapalňování plynů. Látky pevné - tepelné vlastnosti pevných látek, délková a objemová roztažnost, molární tepelná kapacita pevných látek. Látky kapalné : stuktura kapalin, difúze kapalin, osmóza, osmotický tlak,biologický význam osmózy, tepelná vodivost kapalin, viskozita kapalin, vlastnosti povrchu kapalin, povrchová vrstva, povrchové napětí, tlak pod zakřiveným povrchem kapaliny, kapilarita, stlačitelnost kapalin, teplotní roztažnost kapalin, anomálie vody. Početní cvičení : Řešení početních úloh navazujících na problematiku odpřednášené látky. Experimentální laboratorní práce, včetně vypracování protokolu o měření. 1. Měření teplotní roztažnosti, anomálie vody. 2. Měření prostupu tepla - koeficient k. 3. Sluneční záření, solární technologie, skleníkový efekt, účinnost solárních článků. Využití soupravy ISES. 4. Měření povrchového napětí kapalin a) kapkovou metodou, b) z výstupu v kapiláře (obě metody srovnávací). 5. Zákony plynů. 6. Kalorimetrická měření - měření měrné tepelné kapacity kapalin elektrickým kalorimetrem, měření měrného skupenského tepla tání ledu. 7. Měření viskozity kapalin a) kapilárním viskozimetrem b) měření teplotní závislosti viskozity kapalin pomocí Höpplerova viskozimetru popř. Englerova viskozimetru. 8. Vedení tepla - určení teplotního gradientu. 9. Hagen-Poisselieův zákon, Reynoldsovo číslo. 10. Molární tepla plynů, určení Cp, Cv, R.