Please enable JavaScript.
Coggle requires JavaScript to display documents.
1.BTL - Kodrík, Dynamika, Kruhový dej s ideálnym plynom, Porovnanie…
1.BTL - Kodrík
Termodynamika
Šírenie tepla
Prenos tepla z oblasti s vyššou do oblasti s nižšou teplotou.
Rýchlosť prenosu tepla => tepelný tok
J/s = W
Značka Q
Energia sa presúva pomocou zrážok atómov a molekúl látky alebo jej elektrónov a iónov
prenos energie vo vnútri telesa
bez premiestňovania atómov
Teplo sa môže šíriť 3 spôsobmi
Vedením
nutnosť média ktoré susedí s oboma teplotami aby sa mohlo prenášať teplo
Plocha a hrúbka
Rýchlosť akou teplo prechádza cez stenu je priamo úmerná ploche povrchu steny a nepriamo úmerná jej hrúbke
ak sa hrúbka 10 krát zmenší vedenie tepla sa 10 krát zväčší
ak sa plocha 10 krát zmenší vedenie tepla sa 10 krát zmenší
Teplotný rozdiel
Rýchlosť prenosu tepla je priamo úmerná s rozdielmi teplôt na oboch stranách
ak sa teploty rovnajú tepelný tok sa zastaví
kondukcia
Teplo sa šíri pri priamom kontakte teplej kvapaliny a predmetu do nej vloženého.
Príkladom je lyžička ponořená do horúceho čaju
Prúdením
konvekcia
Teplo sa šíri v tekutinách (kvapalinách a plynoch).
Nad ohrievacím telesom ohrieva vodu mechanizmus vedenia a prúdenia tepla.
Ohriatej tekutine sa zmenšuje hustota čiže stúpa nahor a na dol ide tekutina studenšia.
Pod ohrevným telesom sa voda neohrieva prúdením ale len vedením čiže sa ohrieva pomalšie
Volná konvencia
1 more item...
Nútená konvencia
1 more item...
V porovnaní s vedením tepla môže byť prúdenie tepla rýchlejšie
Žiarením
sálanie
radiácia
Prenos tepla z jedného miesta na druhé, ku ktorému dochádza bez účasti molekúl prostredia.
Je to jediný spôsob prenosu tepla, pri ktorom nie je potrebné sprostredkujúce látkové prostredie.
Pri tepelnom žiarení sa energia prenáša elektro-magnetickými vlnami
Tepelné žiarenie sa šíri rýchlosťou svetla a nevyžaduje na jeho prepravu zasahujúce médium
Teplo termosky sala von aj ked nemoze vedenim
každé teleso s teplotou nad 0K žiary
telesá môžu:
vysielať - zdroje
príjmať - pohlcovať
Množstvo tepla, ktoré teleso zachytí pri tepelnom žiarení závisí od:
teploty zdroja žiarenia,
vzdialenosti od zdroja,
od farby a úpravy povrchu telesa.
2 more items...
delenie žiarenia:
podľa ionizácie:
neionizované
viditeľné svetlo, mikrovlnné žiarenie a infračervené žiarenie.
nemá energiu aby odstránilo elektróny z atómov a molekúl
ionizované
má energiu aby odstránilo elektróny z atómov a molekúl
vytvára tak ióny
röntgenové žiarenie, gama žiarenie, beta častice
je schopné prenikať hlboko do materiálov
podľa vlnovej dĺžky:
Viditelné svetlo
vidíme ho ľudským okom
farby sa delia podľa vlnovej dĺžky
Ultrafialové (UV)
Má kratšiu vlnovú dĺžku
môže spôsobiť popálenie
Infračervené (IR)
Má dlhšiu vlnovú dĺžku
cítime ho ako teplo
Tepelný tok a typ látky
Pri vonkajších rovnakých podmienkach tepelný tok výrazne závisí od typu látky.
tepelné izolanty
vedú teplo slabo
napr. polystyren
2,4J/s
tepelné vodiče
vedú teplo dobre
napr. hlinik
14220J/s
Kinetická teória stavby látok
Difúzia
- samovoľné prenikanie častíc jednej látky
medzi častice druhej látky
Častice na seba navzájom pôsobia príťažlivými
a súčasne odpudivými silami.
Graf závislosti veľkosti síl pôsobiacich medzi časticami od ich vzdialenosti r
r0 - rovnovážna poloha, sila je nulová
r > r0 = priťažlivá
r < r0 = odpudivá
Stavba látok
kvapalné
kvapaliny sa vyznačujú istou usporiadanosťou, ale
iba na krátku vzdialenosť,
poloha molekuly kvapaliny sa s časom mení, čím je
teplota kvapaliny vyššia, tým častejšie,
pohyb molekúl pri pôsobení vonkajšej sily
kvapalinu sú prevažne v smere pôsobiacej sily.
Preto je kvapalina tekutá a nezachováva si svoj tvar.
potenciálna energia sústavy molekúl je porovnateľ-
ná s ich celkovou kinetickou energiou.
plynné
molekuly plynu sa skladajú z atómov
stredné vzdialenosti molekúl za normálnych podmienok v porovnaní s rozmermi molekúl sú veľké,
molekuly sa ustavične chaoticky pohybujú
zmena rýchlosti nastáva zrážkami molekúl s inými
molekulami,
medzi zrážkami sa molekuly pohybujú približne
rovnomerne priamočiaro
pevné
väčšina má častice pravidelne usporiadané,
príťažlivé sily medzi časticami spôsobujú stály tvar
a objem telies z pevnej látky,
častice kmitajú okolo rovnovážnych polôh,
potenciálna energia sústavy molekúl je väčšia ako
celková kinetická energia častíc.
Častice v látke sa pohybujú, ich pohyb je ustavičný a neusporiadaný (chaotický)
Tepelný pohyb:
pohyb častíc rýchlosťami rozličných smerov a veľkostí
Brownov
pohyb je neustály neusporiadaný chaotický pohyb častíc.
Termodynamická teplota
Celziova teplotná stupnica
dva základné body pri tlaku p = 101 325 Pa (1013hPa):
rovnovážny stav vody a ľadu (0°)
rovnovážny stav vody a jej nasýtenej pary(100°)
prevod celzia na kelviny
t=({T} – 273,15)°C
Kelvinova teplotná stupnica
Získame ju znížením Celziovej stupnice o 273.
Zvýšenie kinetickej energie častíc je úmerné zvýšeniu teploty
značka veličiny T,
jednotka {T}= 1K (kelvin),
základná teplota je teplota rovnovážneho stavu sústavy ľad + voda + nasýtená para,
tento rovnovážny stav sa volá trojný bod vody,
jeho termodynamická teplota
je Tr = 273,16 K,
Kelvin definujeme ako 273,16 časť termodynamickej
teploty trojného bodu vody.
Prenos tepla
vedenie tepla
Prenos tepla z jedného miesta na druhé priamym odovzdávaním energie medzi molekulami prostredia.
tepelné žiarenie
Prenos tepla z jedného miesta na druhé, ku ktorému dochádza bez účasti molekúl prostredia.
Prvy Termodynamicky Zakon
Prírastok vnútornej energie sústavy U sa rovná súčtu:
práce W vykonanej okolitými telesami, ktoré pôsobia
na sústavu silami,
a tepla Q odovzdaného okolitými telesami sústave.
Ak sústava energiu prijíma, jej vnútorná energia sa
zväčšuje.
Ak sústava energiu odovzdáva, jej vnútorná energia
sa zmenšuje.
W-práca vykonaná telesami, pôsobiacimi na sústavu silami.
W'-práca vykonaná sústavou, pôsobiacou na okolité telesá.
Teplo Q dodané sústave sa rovná súčtu prírastku jej
vnútornej energie U a práce W', ktorú vykoná sústava
Zmena vnútornej energie plynu nastáva v dôsledku:
práce vykonanej vonkajšou silou,
tepla, ktoré prijme plyn od teplejšieho telesa.
Tlak Plynu
je vyjadrený podielom veľkosti tlakovej sily F a obsahu S
Hustota molekúl
číselne udáva počet molekúl v jednotkovom objeme
Flukutácia plynu
Počet dopadajúcich molekúl a ich rýchlosti sa menia. Tlak plynu nie je konštantný, ale kolíše okolo strednej hodnoty ps
Základná rovnica pre tlak ideálneho plynu:
NV - hustota molekúl
m0 - hmotnosť molekuly
vk - stredná kvadratická rýchlosť pohybu molekúl
Zrážky molekúl so stenami nádoby sú dokonale pružné,
rýchlosť pohybu molekuly pred a po náraze je rovnaká.
Tepelné deje s ideálnym plynom
izochorický dej
objem je stály
Ak sa nemení objem plynu, potom:
pri zohrievaní sa zväčšuje teplota a tlak plynu.
pri ochladzovaní sa zmenšuje teplota a tlak plynu.
(použitie napr. tlakovy hrniec)
Charlov zákon
:
Pri izochorickom deji s ideálnym plynom stálej hmotnosti
je tlak plynu priamo úmerný jeho termodynamickej teplote.
Izochora - rovnobežná úsečka s tlakovou osou
Teplo prijaté ideálnym plynom pri izochorickom deji
sa rovná prírastku jeho vnútornej energie.
izobarický dej
tlak je stály
Ak sa nemá meniť tlak plynu, potom:
pri zohrievaní sa zväčšuje teplota a objem plynu.
pri ochladzovaní sa zmenšuje teplota a objem plynu.
(použitie napr. spalovaci motor)
Gay-Lussacov zákon
:
Pri izobarickom deji s ideálnym plynom stálej hmotnosti je
objem plynu priamo úmerný jeho termodynamickej teplote.
Izobara - rovnobežná s osou objemu
Teplo prijaté ideálnym plynom pri izobarickom deji sa
rovná súčtu prírastku jeho vnútornej energie a práce, kto-
rú plyn vykoná.
izotermický dej
teplota je stála
Ak sa nemá zmeniť teplota plynu, potom:
pri izotermickom stláčaní musí plyn odovzdávať teplo.
pri izotermickom rozpínaní musí plyn prijímať teplo
(použitie napr. chladnička)
Boylov-Mariottov zákon
:
Pri izotermickom deji s ideálnym plynom so stálou
hmotnosťou je súčin tlaku a objemu plynu stály.
Izoterma
Teplo prijaté ideálnym plynom pri izotermickom deji
sa rovná práci, ktorú plyn pri tomto deji vykoná.
Stavová rovnica ideálneho plynu
Vyjadruje vzťah medzi stavovými veličinami
T - termodynamická teplota
p - tlak
V - objem
Práca vykonaná plynom pri stálom a premennom tlaku
izobarický dej
S - plošný obsah piestu
V - prírastok objemu plynu
Práca vykonaná plynom pri izobarickom deji sa rovná
súčinu tlaku plynu a prírastku jeho objemu.
Práca vykonaná plynom pri izobarickom deji, pri ktorom
plyn prejde zo stavu A do stavu B je znázornená obsahom
obdĺžnika v pV (pracovnom) diagrame pod izobarou AB.
Plyn uzavretý v nádobe s pohyblivým piestom pôsobí
na piest tlakovou silou
F
.
Plyn pri zväčšovaní objemu koná prácu.
izotermický dej
Práca vykonaná plynom pri izotermickom deji pri zväčše-
ní jeho objemu je znázornená obsahom plochy, ktorá leží
pod príslušným úsekom krivky p=f(V).
Elektrina
Ohmov zákon
Elektrický prúd
I
v kovovom vodiči je priamo úmerný elektrickému napätiu
U
medzi koncami vodičov.
I ~ U
I = GU
G
- elektrická vodivosť
1S (siemens)
Elektrický
prúd
I v kovovom vodiči je
priamo
úmerný elektrickému
napätiu
U medzi koncami vodičov.
>G = > I
U/I = 1/G
Podiel U/I je pre daný vodič konštantný, nezávisí od napätia alebo prúdu vo vodiči.
Elektrický odpor je rovný prevrátenej hodnote elektrickej vodivosti.
R = U/I
REZISTOR
Kovová súčiastka, ktorá má stály elektrický odpor sa nazýva
rezistor
Reostat, potenciometer:
rezistor s posuvným kontaktom, používa sa na nastavenie vhodného napätia alebo prúdu v obvode.
Elektrický odpor ako vlastnosť vodičov
Príčina odporu:
zražky voľných elektrónov s iónmi za dôseldku ich tepelného pohybu
<zrážok = <odpor
Závislosť elektrického odporu od teploty vodiča
R = R0(1+aΔT)
a - teplotný súčiniteľ elektrického odporu, [a]=K-1
Každý vodič má iné
R0 - odpor pri teplote T1
R - odpor pri teplote T2
T2>T1
ΔT = T2 - T1
Kirchhoffove zákony
máme rozvetvený elektrický obvod
máme v ňom uzly, vetvy a obvody
Uzly
Stýkaju sa tu najmenej 3 vodiče
Vetva
časť obvodu medzi dvoma uzlami
zákony
2.) zákon pre jednoduché uzavreté obvody
V jednoduchom uzavretom obvode sa súčet elektromoto-rických napätí Ue zaradených zdrojov rovná súčtu úbyt-kov napätí RkIk.
Pre zvolený obvod:
Ue = R3I3
0 = R2I2 - R3I3
1.) zákon pre uzol jednosmerného obvodu
Prúdy vstupujúce do uzla majú
kladné
znamienko.
Algebrický súčet prúdov v uzle sa
rovná nule
aký prúd vstupuje do uzla taký z neho vystupuje
Prúdy vystupujúce z uzla majú
záporné
znamienko.
Uzly A, B
B
-I + I1 + I2 + I3 = 0
A
+I - I1 - I2 - I2 = 0
Značky
I - elektrický prúd
U - elektrické napätie
R - elektrický odpor
P - elektrický výkon
Q - elektrický náboj
Elecktrický obvod
Elektrický obvod
je súhrn prvkov, ktoré spoločne vytvárajú
cestu pre voľný prechod elektrického prúdu.
prvky sú usporiadané v určitom poradí a sú pripojené na zdroj elektrickej energie
cesta je uzavretá
Elektricky obvod može byť:
Rozvetvený
Jednoduchý
spojenie prvkov musí byť vodivé
Značky
Zdroj
jednosmerny
striedavy
Vodič
s uzlom
Spotrebice
ziarovka
LED dioda
Kondenzátor
Rezistor / potenciomenter
cievka / transformator
Ďaľšie prvky
spínač
motor
zvonček
Polovodičové súčiastky
(usmerňovacia) dioda
tranzistor
Ampér meter
Zapajáme seriovo
A
Volt meter
Zapájame paralelne
V
Vzorce
Ohmov Zákon
R = U / I
R = R0(1+aΔT)
R = p(l / S)
S - obsah plochy vodica
p (ró) - merny odpor latky
l - dlžka vodica
I = U / R
U = IR
Vodivosť
I = GU
U = I / G
G = I / U
paralelne / sériovo
Sériovo
Viac napätí
R=R1+R2+R3
Jeden prúd
Za sebou
Paralelne
Jedno napätie
1/R=1/R1+1/R2+1/R3=G1+G2+G3
Vedľa seba
Viac prúdov
Elektrické napätie
Kapacita kondenzátora
ε0 (permitíva vákua) = 8,854
10^-12 C^2
N^-1*m^-2
U
= (1 / 4pí. ε0) . (Q / R)
k/C
= Q / φ(e) = Q / U
[C] = F (farad)
Q
= k
U = C
U
kapacita platňového kondenzátora
C
= ( ε(r) . ε(0) ) . (S / d)
kapacita
= schopnosť uchovávať
elektrickú energiu môžme tiež uchovať v
KONDENZÁTORE
, ktorý vieme nabiť
Kondenzátor má schopnosť akumulovať elektrický náboj a tým aj energiu v elektrickom poli medzi doskami kondenzátora - má
kapacitu
kapacita
kondenzátora
zisťujeme že
rôzne telesá nabité rovnakým nábojom majú rôzny potenciál
veľkosť náboja a veľkosť el. potenciálu navzájom súvisia
kapacita vodiča
definovaná podielom
Q
a jeho potenciálu
"Fí"
, označujeme "
C
"
závisí od tvaru vodiča a prostredia v ktorom je vodič
kapacita
guľového
vodiča
závisí od veľkosti vodivej plochy
Platňový kondenzátor
tvoria ho dve rovnobežné, navzájom izolované platne
kapacita priamo úmerná obsahu účinnej plochy platní
S
a nepriamo úmerná vzdialenosti platní od seba
d
kapacitu môžme zmeniť aj
zmenou plochy
zmenou vzdialenosti
Dielektrikum
pri vložení sa zmení
prostredie
(kapacita)C sa zvýši
ε
krát
(phi / Fí)potencál sa zmenší
ε
krát
izolant
molekuly s + a - nábojom
nazývajú sa
dipóly
nepohybujú sa voľne
usporiadané dipóly znižujú intenzitu
E
medzi platňami a aj teda potenciál sa zníži
elektrické pole, elektrická sila
najmenší elektrický náboj je
elementárny
elektrický náboj (náboj 1 eletronu)
pri vzájomnom styku niektorých telies vzniká na povrchu elektrický náboj
teleso ktoré má elektrický náboj je
zelektrizované
alebo elektricky nabité*
elektrický náboj
pojem ktorý vyjadruje
stav elektricky nabitých telies
v okolí bodového náboja je
Radiálne
pole
fyzikálnu veličinu ktorá je mierou tohoto stavu
značka veličiny [Q] = 1C (coulomb)
viazaný na častice látky
základná vlastnosť častíc
elektrické náboje na seba pôsobia: príťažlivo, odpudivo
príťažlivo
Dve telesá s nesúhlasnými elektrickými nábojmi sa navzájom priťahujú.
odpudivo
Dve telesá so súhlasnými elektrickými nábojmi sa navzájom odpudzujú.
elektrická sila
je priamo úmerná súčinu nábojov
nepriamo úmerná druhej mocnine vzdialenosti "r"
ak sa 2 krát zmenší vzdialenosť nábojov potom sa 4 krát zväčší veľkosť elektrickej sily
Vznik jednosmerného elektrického prúdu
Elektrický prúd
definovaný podielom celkového náboja častíc ▲Q, ktoré prejdú prierezom vodiča
S
za čas ▲t a času ▲t
I = ▲Q/▲t
značka
I
jednotka
A (ampér)
A = C/s
usporiadaný pohyb voľných častíc s elektrickým nábojom
podmienky vzniku
prítomnosť voľných častíc s elektrickkým nábojom
utvorenie elektrického poľa v tejto látke
smer je podľa dohody: smer usporiadaných častíc kladného náboja
toto platí aj pri
elektrolyte / vodivej kvapaline
rôzne účinky
v pevných látkach spôsobuje zvýšenie teploty
v kvapalných vodičoch mení ich zloženie
v plynoch vyvoláva svetelné a zvukové efekty
látky sa skladajú z častíc, ktoré majú náboj
podľa
vodivosti
delíme látky
vodiče
nastáva jav
elektrostatická indukcia
nastane na krátky čas usporiadanie pohybu elektricky nabitých častíc
izolanty
izolant/dielektrikum
sú takmer všetky nabité častice viazané na seba a nemôžu sa v látke voľne pohybovať
atómy alebo molekuly v izolantoch sa stávajú
elektrickýmy dipólmi
(elektróny sa neuvolnia ale dostanú sa na jednu stranu)
polarizácia dielektrika
1 more item...
Elektrický potenciál a Elektrické napätie
φ(e)
= E.d
φ(e)
= E(p) / Q
[φ(e)] = 1J.C^-1 = 1V(volt)
vlatsne potenciálna energia elektrického náboja v elektrickom poli
každý bod elektrického poľa má elektrický potenciál
Elektrické napätie
absolútna hodnota rozdielu potenciálov medzi dvoma bodmi
medzi dvoma bodmi hladiny potenciálu je 0
kladná a záporná platňa sú hladiny potenciálu poľa
meriame
voltmetrom
Jednotka = volt = V
V = J/C
Vzájomné magnetické silové pôsobenie
Permanentný magnet
Póly magnetu: Severný (N) a južný (S)
Silové pôsobenie pólov:
Nesúhlasné póly (N–S): príťažlivé
Súhlasné póly (N–N, S–S): odpudivé
Magnetka v magnetickom poli
Účinok magnetického poľa: Magnetka sa otočí, kým nevznikne rovnovážna poloha (nulový moment síl).
Magnetické pole okolo vodiča s prúdom
Magnetické pole existuje v okolí vodičov s prúdom.
Feromagnetické látky
Definícia: Materiály, ktoré sa dajú ľahko zmagnetizovať (železo, kobalt, nikel).
Magnetické domény: Oblasti, kde sú molekuly natočené rovnakým smerom.
Pri zmagnetizovaní sa domény usporiadajú jedným smerom.
Neodýmový magnet
Zliatina: Neodým, železo a bór
Použitie: Pevné disky, MRI, reproduktory, elektromotory
Vlastnosti: Veľmi silné, ale krehké
Typy magnetického pôsobenia
Medzi permanentnými magnetmi
Medzi permanentným magnetom a vodičom s prúdom
Medzi vodičmi s prúdmi
Lenzov zákon
Základný princíp: Indukovaný prúd v závite vytvára magnetické pole, ktoré sa snaží zabrániť zmene magnetického indukčného toku, ktorý ho vyvolal.
Autor zákona: Emilij Christianovič Lenz, ruský fyzik.
Indukcia prúdu v závite
Pohyb magnetu: Pri priblížení magnetu sa závit odpudzuje; pri vzdialení sa závit priťahuje.
Ampérovo pravidlo pravej ruky: Pomocou prstov a palca určuje smer indukovaného prúdu a magnetickej indukcie.
Vírivé (Foucaultove) prúdy
Nestacionárne magnetické pole: Vo vodiči vznikajú uzavreté prúdy (Foucaultove prúdy) s veľkými hodnotami.
Odpor k zmene: Vírivé prúdy svojím magnetickým poľom odpudzujú pôvodný magnet.
Nežiadúce účinky: Zohrievanie vodiča, energetické straty.
Využitie vírivých prúdov:
Elektrická indukčná brzda
Pohon kotúča v elektromeroch
Vlak na magnetickom vankúši (Maglev):
Sústava magnetov v podvozku vlaku indukuje vírivé prúdy v kovových pásoch trate, čo spôsobuje nadnášanie vlaku nad traťou.
Vlastná indukcia
Princíp: Pri zapnutí alebo vypnutí prúdu v cievke vzniká v cievke vlastné magnetické pole, ktoré indukuje prúd opačný k zmene prúdu, ktorá ho vyvolala.
Elektromagnetická indukcia: Pri zmene prúdu sa mení aj magnetický indukčný tok v cievke, čo spôsobuje indukované napätie.
Vzťahy a parametre
Indukčnosť cievky (L): Miera schopnosti cievky brániť zmene prúdu, závisí od:
Počtu závitov cievky,
Dĺžky cievky,
Plošného obsahu závitov,
Permeability jadra.
Jednotka indukčnosti: Henry (H).
Priebeh prúdu v obvode s cievkou
Pri zapnutí prúdu: Indukovaný prúd má opačný smer než prúd zo zdroja, prúd v cievke narastá postupne.
Pri vypnutí prúdu: Indukovaný prúd má rovnaký smer ako prúd zo zdroja, prúd v cievke klesá postupne.
Praktické dôsledky a aplikácie
Indukované napätie: Pri zapnutí a vypnutí môže byť veľké a spôsobuje napr. „kopnutie“ aj pri nízkom napätí batérie (1,5 V).
Experimenty:
Žiarovka v sérii s cievkou sa pri zapnutí rozsvieti oneskorene, pri vypnutí zhasne neskôr.
Použitie: Transformátory, elektromotory, ochranné obvody proti prepätiu.
Elektrárne
Tepelné elektrárne: Primárny zdroj energie – spaľovanie paliva (napr. uhlie).
Jadrové elektrárne: Primárny zdroj energie – štiepenie jadier uránu.
Vodné elektrárne: Primárny zdroj energie – kinetická energia vody.
Schéma tepelnej elektrárne
Kotol: Spaľovanie paliva a produkcia pary.
Separátor: Oddelenie pary od parovodnej zmesi.
Turbína: Para poháňa turbínu.
Generátor: Premieňa mechanickú energiu na elektrickú.
Kondenzátor: Skvapalnenie pary po pohone turbíny.
Chladiaca veža: Ochladzuje vodu.
Čerpadlá: Zabezpečujú prúdenie kvapalín.
Schéma jadrovej elektrárne
Jadrový reaktor: Štiepenie jadier uvoľňuje energiu.
Primárny okruh: Prenos tepla do sekundárneho okruhu.
Parný generátor: Vytvára paru pre turbínu.
Sekundárny okruh: Premieňa tepelnú energiu na pohyb turbíny.
Účinnosť elektrární
Tepelná elektráreň: Celková účinnosť ~30% (kotol 87%, turbína 35%, generátor 98%).
Procesy v elektrárňach
Premena energie:
Vnútorná energia pary → mechanická energia v turbíne.
Mechanická energia → elektrická energia v generátore.
Typy elektrární
prvky
zdroj
jednosmerný
striedavý
spojovacie vodiče
vodič
vodič s uzlom
spotrebiče
žiarovka, LED dióda,...
kondenzátor
tranzistor
rezistor
cievka
usmerňovacia dióda
motor
spínač
zvonček
Ohmov Zákon
odpor
R=U/I=1/G=p(L/S)
konštantná hodnota, nezávisí od napätia alebo prúdu vo vodiči
[R]=1Ω
G=vodivosť
[G]=1S [Siemens]
I=GU
I=U/R
Elektrický prúd v kovovom vodiči je priamo úmerný elektrickému napätiu U medzi koncami vodičov
konštantou úmernosti je elektrická vodivosť
súčiastka označujúca odpor sa nazýva rezistor
rezistor - má stály odpor
ciarka-obdlznik-ciarka
reostat - meniteľný odpor
(ciarka-obdlznik so sipkou smerujucov z lava dola do prava hora-ciarka
odpor ako vlastnosť vodičov
príčinou sú zrážky elektrónov s iónmi za dôsledku ich tepelného pohybu
menej zrážok=menší odpor
odpor v závislosti od parametrov vodiča
R=p(l/S)
l - dĺžka kovového vodiča
S - obsah plochy vodiča(kolmého prierezu)
p - merný el. odpor látky [p] = [ró].m
závislosť teploty vodiča
s rastúcou teplotou sa odpor zvyšuje
R=R0(1+a[alfa]T)
R - odpor pri teplote T
R0 - odpor pri teplote T1
teplotný súčiniteľ el. odporu [a] = K^-1
Transformátory
Pri prenose el. energie je nevyhnutné zariadenie ktoré vie zvyšovať/znižovať el. napätie
sú zariadenia ktoré premieňajú striedavé prúdy a napätia na iné hodnoty napätia a prúdy s rovnakou frekvenciou.
premieňať = transformovať
Typy transformátorov
Trojfázový
Každá fáza má osobitné jadro a primárne a sekundárnevinutie. Cievky primárneho resp. sekundárneho vinutiasú spojené do hviezdy alebo do trojuholníka.
Jednofázový
Skladá sa z:
2 cievky
primárna
1 more item...
sekundárna
1 more item...
Spoločné jadro z mäkkej ocele
ľahko premagnovateľná
Jadro sa
premagnetizováva
a sekundárnou cievkou prechádza rovnako premenlivý indukčný tok...
1 more item...
Využitie:
v rozhlasových prijímačoch a televízoroch
meracích prístrojoch a pod.
PRENOSOVÁ SÚSTAVA ENERGETIKY
Základom prenosovej sústavy sú siete elektrických
vedení vysokého napätia...
Pri prenose elektrickej energie nastávajú
straty vo vedení
. Kinetická energia usmerneného pohybu častíc s nábojom sa pri zrážkach odovzdáva kmitajúcim časticiam kryštálovej mriežky -
zväčšuje sa vnútorná energia
vodiča. Mierou zmeny vnútornej energie je
Joulovo teplo Q.
Energetické straty je možné ovplyvniť:
odporom vedenia,
veľkosťou elektrického prúdu.
Elektrická rozvodná sieť
Elektráreň
= 6300V
Sieť
= 400kV
domacnosť
= 230/400V
ľahký priemysel
= 22kV
vlaky
= 3000V
Magnetické materiály v technickej praxi
Magneticky mäkké
zosilnenie magnetických polí cievok / pólové nástavce permanentných magnetov
Magneticky tvrdé
výroba permanentných magnetov
tiež delené na
Paramagnetické látky -> zosilňujú magnetické pole | premeabilita trocha > 1 | horčík, hliník, kyslík
Feromagnetické látky -> paramagnetické atómy | premeabilita oveľa > 1 | iba gadolinium, železo, nikel, kobalt
Diamagnetické látky -> zosľabujú magnetické pole | zlato, meď, ortuť
Ferimagnetické látky -> majú > odpor ako feromagnetické materiály
Relé
Magnetický záznam dát
Elektrický zvonček
Faradayov zákon elektromagnetickej indukcie
Indukované elektromagnetické napätie = zápornej časovej zmene magnetického indukčného toku
Magnetický indukčný tok
ak je to cievka s N závitmi násobíme N krát
ak sa mení magnetický tok potom -> △Φ = NBS△cos(α)
Φ (fí) = B(magnetická indukcia) x S(obsah závitu) x cos(α) -------- platí ak obsah závitu nieje kolmý na indukčné čiary
jednotka je Wb (weber)
Φ (fí) = B(magnetická indukcia) x S(obsah závitu) ------ platí ak je obsah závitu kolmý na indukčné čiary
magnetické pole prechádzajúce obsahom závitu
čím je závit bližšie k magnetu tým rastie magnetická indukcia v strede závitu
Vlastná indukcia
Pri zapnutí a vypnutí elektrického obvodu
sa cievka nachádza v nestacionárnom magnetickom poli
cievka je vo svojom vlastnom nestacionárnom magnetickom poli
zmena magnetického indukčného toku je priamo úmerná zmene elektrického prúdu cievky
L = indukčnosť cievky
L = 1H (henry)
permeabilita prostredia jadra cievky
(počet závitov cievky
počet závitov cievky * plošný obsah prierezu cievky) / dĺžka cievky
Ui = indukované napätie pri vlastnej indukcií
pri vypnutí elektrického obvodu má indukovaný prúd ako prúd obvodu (opak lenzovho zákona)
Lorentzova sila
Flemingovo pravidlo ľavej ruky
prsty ukazujú smer prúdu, indukčné čiary vstupujú do dlane, palec ukazuje smer sily ktorou pôsobí magnetické polena vodič s prúdom
veľkosť magnetickej sily
Fm = magnetická indukcia
prúd
dĺžka vodiča * sin(uhol vodiča a indukčných čiar)
Orientácia pred nákresňu
Orientácia za nákresňu
magnetická sila pôsobiaca na vodič sa prejaví ak vodičom tečie elektrícký prúd (častice s nábojom sú usmernené)
je výslednica magnetických síl pôsobiacich na voľné elektróny vo vodiči
sila pôsobiaca na elektrón
B = magnetická indukcia
v = rýchlosť pohybu elektrónu
alfa = uhol vektorov B a v
e = Q - elektrický náboj častice
sila pôsobiaca na pohybujúcu sa časticu s nábojom v magnetickom poli
Pohyb
Mechanický
Ak telesa, alebo ich časti menia svoju polohu vzhľadom k iným telesám, vykonávajú
mechanický pohyb
.
Hmotný bod:
je model telesa, pri ktorom sa hmotnosť telesa zachováva, ale jeho rozmery sa zanedbávajú
napr. družica a Zem
Trajektória:
https://drive.google.com/file/d/1pidd-VaC-5GAl-eIm1xfj4ni7H04IWP8/view?usp=sharing
Množina všetkých polôh,
v ktorých sa hmotný bod pri pohybe vyskytuje
Trajektória nie je fyzikálna veličina
1 more item...
Trajektória môže byť:
kružnica
lichobežník
vlnovka
úsečka...
Dráha:
https://drive.google.com/file/d/1se-ofiUON-E1XupWLmRXpxvBeug21rrx/view?usp=sharing
Dĺžka trajektórie,
po ktorej sa hmotný bod pohyboval
Pohyb:
Popis pohybu:
Pre popis pohybu telesa musíme zvoliť teleso, ku ktorému budeme jeho polohu určovať
https://drive.google.com/file/d/1KBVHzyJ-BnYdkTVnFlkBPO-20HdbxSJp/view?usp=sharing
Súradnicová vzťažná sústava sa vo fyzike používa
na určovanie polohy
telesa a zmeny polohy telesa v
závislosti na čase
0
- vzťažné teleso, vzťažný bod
0xy
– súradnicová vzťažná sústava
Druhy pohybov:
Podľa tvaru trajektórie:
priamočiaré
trajektória
je priamka
2.krivočiaré
trajektória
nie je priamka
Podľa rýchlosti:
2.nerovnomerné
rýchlosť
nie je stála
1.rovnomerné
rýchlosť
je stála
Posuvný a otáčavý pohyb telesa:
Otáčavý
Pri otáčavom pohybe telesa okolo nehybnej osi, opisujú body telesa kružnice so stredmi na osi otáčania a tieto kružnice ležia v rovinách kolmých na os otáčania.
Posuvný:
Pri posuvnom pohybe telesa, všetky body telesa opíšu za ten istý čas rovnakú trajektóriu a ľubovoľné priamky pevne spojené s telesom zachovajú svoj smer
posuvný 1
posuvný 2
otáčavý 1
otáčavý 2
Relatívnosť kľudu a pohybu:
(Autá idú rovnakou rýchlosťou vpred)
https://drive.google.com/file/d/1f0INAfUjSTC-pKaezn3U0qHLY3WkaJ_W/view?usp=sharing
Automobily sú
voči sebe v kľude
Relatívnosť mechanického pohybu znamená, že popis pohybu
závisí na voľbe vzťažnej sústavy
Automobily sú
voči Zemi v pohybe
Rovnomerne zrýchlený pohyb
Smer je konštantný - nemení sa, ale veľkosť sa mení
Vektor rýchlosti nie je konštantný
Veľkosť rýchlosti sa s časom mení
Za časový interval Dt=t2 - t1 sa vektor okamžitej rýchlosti
zmení o Dv=v2 -v1
Zrýchlenie
Zrýchlenie je veličina, ktorá udáva zmenu okamžitej rýchlosti za jednotku času.
Zrýchlenie je určené podielom zmeny okamžitej rých-
losti a zodpovedajúcej doby, za ktorú zmena nastala.
Voľný pád
je pád voľne spustených telies (bez udelenia začiatočnej rýchlosti) na Zem vo vákuu.
Pohyb priamočiary, rovnomerne zrýchlený, s konštantným zrýchlením
g
Zrýchlenie voľného pádu
g
sa nazýva
tiažové zrýchlenie
Normálne tiažové zrýchlenie:
g= 9,80665ms-2 = 9,81 ms-2 = 10ms -2
Kmitanie
Vlnenie
Stojaté vlnenie
Stojaté mechanické vlnenie
je vlnenie, ktoré vznikne interferenciou dvoch proti sebe postupujúcich vlnení
Vlnenie sa na konci bodového radu odráža a šíri sa opačným smerom...
Proti sebe postupujú vlnenia
pôvodné a odrazené
Vlnenie postupujúce v bodovom rade proti sebe
za čas t = 1/4T
vlnenia postúpia o 1/4 periódy vlnovej dĺžky
1 more item...
Vlnenia majú rovnaké - amplitúdy a vlnové dĺžky.
za čas t = 1/2T
vlnenia postúpia o 1/2 periódy vlnovej dĺžky
1 more item...
za čas t = 3/4T
vlnenia postúpia o 3/4 periódy vlnovej dĺžky
1 more item...
za čas t = T
vlnenia postúpia o celú vlnovú dĺžku
1 more item...
Oblasť interferencie
miesto kde sa prekrývajú 2 vlny => sčítanie týchto vĺn
Ak sa priame a odrazené vlnenie stretáva s rovnakou fázou
vlnenie sa interferenciou zosilňuje
Ak sa priame a odrazené vlnenie stretáva s opačnou fázou
vlnenie sa interferenciou zoslabuje - ruší
Uzly a kmitne
Kmitňa
body, ktoré kmitajú s maximálnou amplitúdou.
Uzol
body, ktoré pri stojatom vlnení nekmitajú.
Stojaté
body kmitajú s rozličnou amplitúdou výchylky
Body kmitajú s rovnakou fázou (medzi dvoma uzlami)
Energia sa neprenáša, periodicky sa mení potencionálna energia na kinetickú a naopak
Postupné Mechanické vlnenie
príklady: vlnenie obilia, zástava sa vlní, vlnenie vodnej hladiny, zvlnený piesok, vlasy sa vlnia, zvukové a ultrazvukové vlny, seizmické vlny, vlny pružiny
Vlnenie je fyzikálny dej pri ktorom sa kmitavý rozruch šíri prostredím. Príčinou mechanického vlnenia v prostredí je existencia väzbových síl medzi časticami prostredia.
Pružné prostredie je prostredie, v ktorom sa kmitanie jednej častice väzbovými silami prenáša na ďalšie častice
Priečne mechanické vlnenie
je dej, pri ktorom častice kmitajú v smere kolmom na smer, v ktorom sa vlnenie šíri
Pozdĺžne mechanické vlnenie
je dej, pri ktorom častice kmitajú v smere, v ktorom sa vlnenie šíri
Vlnová dĺžka
je vzdialenosť, do ktorej vlnenie dospeje za periódu T kmitania zdroja vlnenia
λ [lambda] - vlnová dĺžka
je to vzdialenosť dvoch najbližších bodov, ktoré kmitajú s rovnakou fázou
v - fázová rýchlosť vlnenia
T - perióda kmitania zdroja
f - frekvencia zdroja
(fí) - fáza vlnenia
x - vzdialenosť
Guľôčka na vlniacej sa vodnej hladine
kmitá na hladine, nepostupuje s vlnením
Pri postupnom mechanickom vlnení sa neprenáša hmotnosť ale energia
Druh vlnenia pri ktorom nedochádza k transportu látky
y=ymsinωt
y=ymsinω(t-t')
ω=2(pi)/T
(t/T-x/vT
λ = vT
(t/T-x/λ)
t'=x/v
(t-x/v)
Postupné
body kmitajú s rovnakou amplitúdou výchylky
body kmitajú s rozličnou fázou
Prenáša sa mechanická energia
Vlnenie v izotropnom prostredí
Izotropné prostredie
má vo všetkých smeroch rovnaké fyzikálne vlastnosti
rýchlosť vlnenia je vo všetkých smeroch rovnaká
Vlnoplocha
množina bodov, do ktorej sa vlnenie dostane z bodového zdroja za rovnaký čas.
množina bodov, v ktorých má vlnenie v istom časovom okamihu rovnakú fázu.
Lúč
kolmica na vlnoplochu v danom bode, určuje smer vlnenia
tvoria rozbiehavý zväzok, vychádzajúci zo zdroja vlnenia.
Rovinná vlnoplocha
Vo veľkej vzdialenosti od zdroja vlnenia má vlnoplocha tvar roviny -
rovinná vlnoplocha
Vlnenie vodnej hladiny
Prekážka na vodnej hladine s otvorom
Otvor sa javí ako zdroj nového vlnenia
Šírenie vlnenia
Každý bod je zdrojom elementárneho vlnenia.
Obalová plocha elementárnych vlnoplôch je vlnoplocha v ďalšom časovom okamihu (delta)t
Huygensov princíp
Každý bod vlnoplochy, do ktorého sa dostalo vlnenie v istom okamihu môžeme pokladať za zdroj elementárneho vlnenia, ktoré sa z neho šíri v elementárnych vlnoplochách.
Vlnoplocha v ďalšom časovom okamihu je vonkajšia obalová plocha všetkých elementárnych vlnoplôch.
Zložené kmitania
Teleso zavesené na dvoch nerovnakých pružinách
kmitá, akoby konalo súčasne viac pohybov
Izochrónne kmitanie - majú rovnakú periódu a frekvenciu, prebiehajú v jednej priamke ["isos" - rovnaký, "chronos" - čas]
skladanie izochrónnych kmitov s rovnakou fázou 0rad
Výsledné kmitanie je zosilnené, amplitúda je YmV = YmV1 + YmV2
skladanie kmitov s opačnou fázou pí rad
výsledné kmitanie je zoslabené, amplitúda je YmV = YmV1 - YmV2
Princíp superpozície
ak etleso súčasne koná niekoľko harmonických pohybov rovnakého smeru s okamžitými výchylkami y1, y2, y3,..., yn je okamžitá výchylka výsledného kmitania yv...
skladanie izochrónnych kmitov (princíp superpozície)
pre výchylky rovnakého smeru platí yv = y1 + y2
pre výchylky opačného smeru platí yv = y1 - y2
časový diagram výsledného kmitania pospájaním bodov výsledných okamžitých výchyliek
fázový diagram výsledného kmitania vektorovým súčtom fázorov jednotlivých kmitaní
Kmitania majú:
rovnakú periódu a frekvenciu
odlišnú amplitúdu
odlišnú začiatočnú fázu kmitania
sin(fí) = y/r
y = rsin(fí)
y=ymsinwt
Fyzikálne veličiny
Vyjadrujú fyzikálne vlastnosti, stavy a zmeny hmotných objektov.
Veľkosť určujeme meraním
Násobky a diely jednotiek fyzikálnych veličín
mili
- m - 0,001 - 10 -3
kilo
- k - 1000 - 10 3
mikro
- μ - 0,000 001 - 10 -6
mega
- M - 1 000 000 - 10 6
nano
- n - 0,000 000 001 - 10 -9
giga
- G - 1 000 000 000 - 10 9
tera
- T - 10 12
peta
- P - 10 15
femto
- f - 10 -15
piko
- p - 10 -12
exa
- E - 10 18
atto
- a - 10 -18
Základná hodnota
https://docs.google.com/presentation/d/1-MiWRMjVUBhI5ppYx1aPkpPRKzOy0P6N/edit?usp=sharing&ouid=114925004180396989837&rtpof=true&sd=true
1. Skalárne
Sú určené číselnou hodnotou a jednotkou
2. Vektorové
Sú určené (napr. sila, rýchlosť...):
-polohou vektorovej priamky
-veľkosťou
-smerom
Označenie vektorov:
Pravidlá pre počítanie s vektormi:
Odčítanie vektorov
Fv=F1+(-F2)
Násobenie vektora reálnym číslom
Násobenie kladným číslom
Pri násobení vektora reálnym číslom je súčin opäť vektor
rovnakého druhu.
Výsledný vektor F2 má rovnaký smer ako F1 a jeho veľkosť
je n – krát väčšia.
Násobenie záporným číslom
Výsledný vektor F2 má opačný smer ako F1 a jeho veľkosť
je n – krát väčšia.
Rozklad vektora na zložky
Rozložte vektor sily F na zložky v smeroch osí x a y.
Hľadáme sily Fx a Fy, ktorých zložením vznikne sila F.
Sily Fx a Fy nazývame zložky sily F.
Rozložte vektor sily F na zložky F1 a F2 v smeroch
polpriamok x a y.
Hľadáme sily F1 a F2, ktorých zložením vznikne sila F.
Vznikol tzv. vektorový rovnobežník.
Sčítanie vektorov
a) Vektory pôsobia v jednom bode, majú rovnaký smer.
https://drive.google.com/file/d/1cyzL7rQ6dsev4gAJUd30Wjq4GzwDKueF/view?usp=sharing
Veľkosť výsledného vektora sily je rovná súčtu veľkostí vektorov síl, smer výsledného vektora sily je rovnaký ako ako smery vektorov, ktoré skladáme.
Fv = F1 + F2
b) Vektory pôsobia v jednom bode, majú opačný smer.
https://drive.google.com/file/d/1j5ZPta5kI69Ha0RpoC_aB7F9GGMTXHn4/view?usp=sharing
Veľkosť výsledného vektora sily je rovná rozdielu veľkos- ti vektorov síl, smer výsledného vektora sily je rovnaký ako smer väčšieho z vektorov, ktoré skladáme.
Fv = F1 - F2
c) Vektory pôsobia v jednom bode, sú na seba kolmé
Veľkosť výsledného vektora sily sa určí pytagorovou vetou, jeho smer s využitím goniometrických funkcií.
d) Vektory pôsobia v jednom bode v rôznych smeroch
napr.
Fv= F1+F2+F3
Z grafického riešenia pomocou mierky určíme veľkosť výsledného vektora sily
Výsledný vektor graficky určíme doplnením na vektorový
mnohouholník.
Vektory
POHYB TELESA PO NAKLONENEJ ROVINE
Na každé teleso v tiažovom poli Zeme pôsobí tiažová sila.
Tiažová sila
Fg
má smer zvislý nadol.
vodorovný, zvislý smer
(Fg)
Tiažová sila prejavuje svoje účinky v
dvoch smeroch.
Smer a
Smer naklonenej roviny
2 more items...
Smer b
Smer kolmý na naklonenú rovinu
2 more items...
Pri rovnomernom pohybe
do kopca
musí cyklista prekonávať pohybovú zložku tiažovej sily.
Dynamika
Hybnost
(delta)p = m(v2-v1) = p2 - p1 = mv2 - mv1
P = mv
Newtonove pohybove zakony
1NPZ
Kazdy bod v inercialnej sustave zostava v
pokoji
rovnomernom priam. pohybe
kym nieje nutene spravit zmenu
zotrvacnost
schopnost telies zotrvat v
2NPZ
Zakon zachovania hybnosti
p1+p2+...=konštant
Trenie/Trecia sila
smykove trenie
trecia sila F(t)
posobi vzdy rovnobezne s dotykovou plochou a smeruje proti pohybu telesa (spomaluje teleso)
F(N) - normalnova sila, F ktorou je teleso pritláčané na podložku f - koeficient trenia
pri rovnomernom pohybe po vodoronej plosche sa F(N) rovna F(G)
Kruhový dej s ideálnym plynom
Plyn uzavretý vo valci s pohyblivým piestom, môže
konať prácu iba pri zväčšovaní objemu.
Práca plynu má ohraničenú veľkosť
Ak sa po ukončení expanzie plyn vráti do pôvodné-
ho stavu, môže opäť konať prácu
Priebeh deja s ideálnym plynom pri konaní práce
1 → 2 izochorické zohrievanie
2 → 3 izotermická expanzia
3 → 4 izochorické ochladzovanie
4 → 1 izotermická kompresia
Kruhový (cyklický) dej
je dej, pri ktorom je konečný stav sústavy totožný so začiatočným stavom
Celková práca W/ , ktorú vykoná pracovná látka počas jedného cyklu kruhového deja, rovná sa celkovému teplu Q = Q1 – Q2 , ktoré prijme počas tohto cyklu od okolia
W' = Q1 - Q2
n = W'/Q1 = Q1-Q2/Q1 = 1- Q2/Q1
Nemožno zostrojiť periodicky pracujúci tepelný stroj,ktorý by teplo od istého telesa (ohrievača) iba prijímal a vykonával by rovnako veľkú prácu.
Účinnosť deja 'eta'
Porovnanie postupného a stojatého mechanického vlnenia