Matematické Fórum

Nevíte-li si rady s jakýmkoliv matematickým problémem, toto místo je pro vás jako dělané.

Nástěnka
!! 17.06.2018 (Jel.) Khanova škola zve nadšence ke spolupráci na překladech návodů pro učitele a rodiče.
! 04.11.2016 (Jel.) Čtete, prosím, před vložení dotazu, děkuji!
17.01.2016 (Jel.) Rok 2016 s novými a novějšími krystaly od kolegy Pavla!
17.01.2016 (Jel.) Nabídka knih z oborů matematiky, fyziky, chemie
23.10.2013 (Jel.) Zkuste před zadáním dotazu použít některý z online-nástrojů, konzultovat použití můžete v sekci CAS.

Nejste přihlášen(a). Přihlásit

#1 19. 12. 2018 17:00

_julia
Zelenáč
Příspěvky: 17
Reputace:   
 

Izotermický a izobarický dej

Ahojte, nie som si istá, či je moje chápanie izobarického a izotermického deja správne. Nie sú vo svojej podstate rovnaké? Aký je medzi nimi rozdiel?

Moja predstava je takáto:
Pri izotermickom deji zostáva teplota rovnaká - teda sa vnútorná energia častíc nezmení. Takže i keď pridáme teplo, rovnaké množstvo energie plyn spotrebuje vykonaním práce - zväčší objem valca, a celková teplota ostáva rovnaká.
Pri izobarickom deji bude tlak konštantný. Keď pridáme teplo, vnútorná energia častíc sa zvýši a plyn bude pôsobiť väčším tlakom na nádobu až nádoba začne zväčšovať objem. Zväčšením objemu nádoby sa zväčší plocha a teda bude tlak menší. Lenže zväčšovanie nádoby je vlastne konanie práce, teda plyn prichádza o vnútornú energiu a bude pôsobiť menšou silou…

Offline

  • (téma jako vyřešené označil(a) _julia)

#2 19. 12. 2018 18:16

Kandela
Příspěvky: 29
Reputace:   
 

Re: Izotermický a izobarický dej

Ahoj, myslím si, že nejlépe to je vidět na stavové rovnici.

$\frac{p_{1}\cdot V_{1}}{T_{1}}=\frac{p_{2}\cdot V_{2}}{T_{2}}$

Takže, budeš-li mít konstantní teplotu, zbyde ti tlak a objem, takže zvětšení jedné veličiny se kompenzuje přímo úměrným zvětšením druhé veličiny.

Posléze, jestliže budeš mít konstantní tlak, zbyde ti objem a teplota, které jsou nepřímo úměrné. Takže když zvětšíš objem, sníží se teplota, zmenšíš-li objem, teplota roste.

Mě například vždycky pomůže, když si to představím pomocí této rovnice.

P.S. Jen, jak jsi ještě psala u izobarického, že tlak se zvětší zmenší, právě, že ten tlak zůstane stejný, a místo toho se kompenzuje stav plynu změnou teploty a objemu.

Offline

 

#3 19. 12. 2018 18:20

Kandela
Příspěvky: 29
Reputace:   
 

Re: Izotermický a izobarický dej

Jinak rozdíl mezi nimi je právě, která veličina zůstane konstantní, jestli teplota, nebo tlak.

Offline

 

#4 19. 12. 2018 21:19

MichalAld
Moderátor
Příspěvky: 1849
Reputace:   53 
 

Re: Izotermický a izobarický dej

Za prvé - mohou existovat i jiné věci na světě, než jen ideální plyn. Představa izotermických, či izobarických dějů je obecná, nemusí se týkat jen ideálního plynu (takže nemusí být nutně pravda, že když se nezmění teplota, nezmění se i vnitřní energie - to platí zrovna jen pro ideální plyn).

Ale jinak - ona je dost těžká ta představa izotermického děje. K tomu se vrátím později. Izobarický je jednoduchý - prostě si místo uzavřené nádoby představíš válec s pístem - na kterém leží nějaké závaží. Takže udržuje konstantní tlak. Když se má plyn pod pístem chuť rozpínat, píst se prostě zvedne ... tak dlouho, dokud se plyn má chuť rozpínat.

V praxi je to ještě mnohem jednodušší - nádoba je prostě otevřená do okolního prostředí, které má zhruba konstantní tlak 100kPa. Tohle si třeba oblíbili chemici - protože chemické reakce se těžko dělají za konstantního objemu - to by musely mít všechny látky v uzavřených nádobách. Když je ale smíchají jen tak ve zkumavce (nebo jiné otevřené nádobě) - odpovídá to ději za konstantního tlaku.


Děj za konstantní teploty se realizuje docela těžko. Představ si, že plyn třeba mechanicky stlačuješ - a on se má chuť ohřívat. Zároveň jej ale stíháš (soustavou chladicích žeber uvnitř nádoby) stejně rychle ochlazovat - takže si zhruba udrží konstantní teplotu. Hrozně těžko se to dělá, vlastně to ve skutečnosti nejde vůbec, můžeme se tomu jen přiblížit.

Děj za konstantní teploty je ovšem extrémně důležitý z teoretického hlediska. Protože (alespoň někdy) platí, že děje probíhající za konstantní teploty mohou být vratné. V chemii je to například elektrochemický článek (rovnovážný). Pokud jej dokážeme udržet na konstantní teplotě, je proces nabíjení a vybíjení vratný (tj bezeztrátový) a dají se tak odvodit jisté vlastnosti o látkách, co článek tvoří. 


V reálném světě žádné izotermické děje neprobíhají - musely by probíhat nekonečně pomalu. Můžeme se jim jenom více nebo méně přiblížit. Izotermický děj představuje zpravidla takový limit, ke kterému se můžeme dostat. Například při izotermickém stlačování plynu spotřebujeme nejméně energie. V praxi (mohu doložit vlastní zkušeností) se nám při stlačování vzduchu kompresor ohřeje na teplotu často vyšší než 100°C. A spotřebuje také znatelně více energie, než kdybychom dokázali plyn stlačovat izotermicky.

Offline

 

#5 20. 12. 2018 19:05

MichalAld
Moderátor
Příspěvky: 1849
Reputace:   53 
 

Re: Izotermický a izobarický dej

↑ _julia:

Ještě se také zamysli nad tím, co znamená výraz "přidáme / odebereme teplo". Teplo není něco, co můžeme nabrat do sklenice a nalít do systému.

Pokud chceme do systému přidat teplo, musíme vzít nějaký předmět (nebo lázeň, nebo něco podobného), co má teplotu vyšší - aspoň trochu - uvést to ve styk se s naším systémem a nechat teplo, aby tam přešlo. Teplo bude přecházet z místa s vyšší teplotou do místa s nižší teplotou.

Jenomže pokud máme mít izotermický systém, tuhle možnost nemáme. Systém musíme udržovat na konstantní teplotě. Nemůžeme systému jen tak dodávat teplo (protože by se nám tím ohřál) ani odebírat (tím by se ochladil).

Pokud chceme do izotermického systému dostat nějaké teplo, musíme nejdřív systém přimět k tomu, aby si nějak snížil teplotu - a my ji mohli dodáním tepla zvenčí zase dorovnat). Například můžeme systém nechat konat práci (expandovat proti tlaku). Pokud chceme ze systému teplo odebrat, musíme jej zase přimět teplotu zvýšit - třeba vykonat z vnějšku nějakou práci - stlačit jej. Směr přestupu tepla si určuje sám systém, nemůžeme mu ho vnutit. Je to vlatně důsledek toho, co se v systému děje. My jen musíme zajistit, aby měl stále konstantní teplotu. Kdyby obal systému měl nekonečnou tepelnou vodivost (a náplň systému taky), tak se to zařídí samo.

Je to jako spojené nádoby - nemůžeme říct, že "když do jedné nádoby přesuneme vodu z té druhé". Voda vždy poteče tak, aby byla v obou nádobách stejná hladina. Když jednu nádobu zvedneme, voda poteče jedním směrem, když druhou, poteče druhým. Stejné je to s "tečením tepla" a teplotou.

Vždy je dobré si představit, že teplota systému je o malinko menší / větší než teplota okolí. A až je nám to jasné, tak si řekneme, že ten rozdíl teplot je tak malý, až není žádný.

Offline

 

Zápatí

Powered by PunBB
© Copyright 2002–2005 Rickard Andersson