Molekulová fyzika, teplota, teplo

Brownův pohyb a difuze

https://en.wikipedia.org/wiki/Brownian_motion�https://en.wikipedia.org/wiki/Diffusion�

Robert Brown 1827 – chaotický pohyb zrnka pylu v kapce vody pod mikroskopem.

První z důkazů částicové povahy látky.

Scanning tunelling microscopy

https://www2.iap.tuwien.ac.at/www/surface/stm_gallery/stm_schematic

Moderní důkaz, že látka se skládá z částic – atomů.

Mezimolekulární síly

https://finance.yahoo.com/news/gecko-inspired-invention-lets-humans-154700108.html�https://www.nytimes.com/2014/08/19/science/geckos-rely-on-feet-hairs-not-insurance.html

​

Přilnavost gekoní tlapky ke sklu

Absolutní nula

https://www.linkedin.com/pulse/what-happens-absolute-zero-temperature-muhammad-umair-khalid

​

Zchladíme-li plyn. Tak úměrně tomu klesne talk, protože se zpomalí neuspořádaný pohyb molekul.

Na jakou teplotu bychom museli zchladit, aby talk byl nulový (pohyb ustal)?

Stupnice Fahrenheita

https://nineplanets.org/kids/temperature-conversion/�

Různé typy teploměrů

https://www.indiamart.com/proddetail/ntc-thermistor-10d-9-22450369255.html�https://pngimg.com/image/77545�https://physicsmuseum.uq.edu.au/mercury-thermometer-5-100c-110-c�https://passive-components.eu/thermocouple-physics-how-it-works/�https://www.bbc.com/news/business-35049606���

rtuťový

lihový

termistor

termočlánek

infrakamera

Tepelné izolace

https://www.roofingmegastore.co.uk/isover-spacesaver-glass-mineral-wool-loft-insulation-roll.html�https://www.receptyprimanapadu.cz/dum-a-stavba/6-zpusobu-jak-zateplit-obvodove-steny-domu/�https://www.chatar-chalupar.cz/s-polystyrenem-pozor-na-chyby/�https://www.daibau.cz/adresar/foukana_izolace/chomutov��

minerální vata

polystyren

foukaná izolace

Plyny, tepelné stroje

Maxwell-Boltzmannovo rozdělení rychlostí

https://physics.stackexchange.com/questions/688607/why-does-the-shape-of-maxwell-boltzmann-distribution-depends-on-temperature-but

Četnost molekul plynu s danou rychlostí při různých teplotách (dusík N₂). Při pokojové teplotě nejčastější rychlosti okolo 300-400 m/s!

Izoterma versus adiabata v pV diagramu

https://makeagif.com/gif/adiabatic-compression-and-expansion-of-a-gas-hd-c_MSqH

p

V

Co je izoterma a co adiabata?

adiabatická komprese

Spalovací motor

https://kaiserscience.wordpress.com/physics/heat/internal-combustion-engines/�https://audiklub.cz/techwiki/ctyrdoby-zazehovy-motor�https://ciechanow.ski/internal-combustion-engine�

​

čtyřtaktní zážehový motor

Parní turbína

https://www.gevernova.com/steam-power/products/steam-turbines/stf-a100�https://www.maritimeprofessional.com/news/steam-turbines-with-chinese-company-230665�

Výroba elektrického proudu v tepelných a jaderných elektrárnách.

Raketový motor

https://en.wikipedia.org/wiki/Space_launch�https://en.wikipedia.org/wiki/Rocket_engine�https://en.wikipedia.org/wiki/Cryogenic_rocket_engine��

SpaceX Falcon Heavy

Poznávačka

Pevné látky, krystaly, roztažnost

Krystalické a amorfní látky

Co vidíte na obrázcích za látky?

Monokrystaly a polykrystaly

krychlové krystaly NaCl

umělý monokrystal křemíku

polykrystal kovu pod mikroskopem

Různé krystalické formy – alotropní modifikace

By User:Itub - Self-made derivative work (see below), CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=1755521

CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=7275993

Fosfor

Uhlík

Krystalové soustavy

This Photo by Unknown Author is licensed under CC BY-SA-NC

By Startswithj - Own work, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=29922624

Kolik atomů připadá na jednu buňku v těchto třech případech?

Po (výjimečné)

Ni, Cu, Fe-γ

Al, Na, Cr, Fe-α

základní (primitivní) buňka

ve 3D

Křemen (quartz) – SiO₂

Křemen (quartz)

By Andel - Own work, Details see below, CC0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=79753303

By JJ Harrison (https://www.jjharrison.com.au/) - Own work, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=7515666

wiki: Most amethyst will turn yellow or orange when heated producing citrine, but some amethyst will turn green when treated. Currently, almost all prasiolite on the market results from a combination of heat treatment and ionizing radiation.

By Didier Descouens - Own work, CC BY-SA 4.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=7853444

prasiolite

ametyst (+Fe³⁺)

Příměsy v krystalech

korund Al₂O₃

co to je?

odkud vám je toto povědomé?

https://en.wikipedia.org/wiki/Sapphire

https://en.wikipedia.org/wiki/Ruby

elektross.gjn.cz

Barevnost v důsledku příměsí

Teplotní roztažnost

By CrazyD - Self-photographed, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=491443

Public domain

By Jacek Halicki - Own work, CC BY-SA 4.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=43901040

By Arc1977 - Own work, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=26677301

dilatační spára na mostě

https://en.wikipedia.org/wiki/Thermal_expansion

Koeficienty teplotní roztažnosti

https://en.wikipedia.org/wiki/Thermal_expansion

součinitel teplotní roztažnosti

Anomálie vody

By Klaus-Dieter Keller, created with QtiPlot, Font: Liberation Sans - Own work, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=19093965

https://image.slidesharecdn.com/densityanomaly-140528153209-phpapp01/85/density-anomaly-7-320.jpg?cb=1401291160

https://water.lsbu.ac.uk/water/density_anomalies.html

Kapaliny, povrchové napětí, kapilarita

Voda v beztíži

https://picryl.com/media/sts075-340-019-sts-075-sts-75-crewmembers-create-water-bubbles-in-zero-gravity-3477f5

https://www.usgs.gov/special-topic/water-science-school/science/water-space-how-does-water-behave-outer-space?qt-science_center_objects=0#qt-science_center_objects

https://www.youtube.com/watch?v=H_qPWZbxFl8

http://www.youtube.com/watch?v=ZyTwLAW-Z8c&feature=related�https://www.youtube.com/watch?v=WsksFbFZeeU

Physics gril 7 easy experiments with surface tension

​

​

​

Projevy povrchového napětí

By Andrejj - Own work, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=2134701

By Eclipse2009 - Own work, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=15689195

https://sky-lights.org/2023/04/17/the-true-shape-of-raindrops/

Hydrofobní aminokyseliny a sbalování proteinů

By Thomas.ryckmans68 - Own work, CC BY-SA 4.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=117084381

https://www.researchgate.net/figure/Hydrophilic-entropic-dispersion-cohabitating-with-hydrophobic-free-energy-concentration_fig1_51938244

https://www.researchgate.net/figure/Protein-folding-from-primary-to-tertiary-structure-12_fig2_310360618

Smáčivé a nesmáčivé povrchy

https://living.iprima.cz/zahrada/kontryhel-leciva-bylina-zeny-zdravi

smáčivé sklo

chemicky ošetřená nesmáčivá tkanina

nesmáčivý list kontryhele

kachní peří

https://thekidshouldseethis.com/post/why-does-water-roll-off-a-ducks-back

Kapilární elevace a deprese

Proč tady jsou tyto obrázky?

Energetické hledisko – když má kapalina vysokou ‘přitažlivost k materiálu trubičky, tak se co nejvíce molekul kapaliny snaží být ve styku s trubičkou místo ve styku s vodou -> sloupec stoupá -> vnitřní a povrchová energie klesá. Roste ale tíha sloupce. S každým milimetrem nastoupání sloupce se povrchová energie mění o konstantu, ale přírůstek tíhové potenciální se zvyšuje s výškou.

Skupenské změny, tání, tuhnutí, sublimace

Teplota tání

https://en.wikipedia.org/wiki/Melting_point

​

Roztavené železo

https://www.flickr.com/photos/50402257@N03/6026390438�

Měrné skupenské teplo tání

https://cs.wikipedia.org/wiki/M%C4%9Brn%C3%A9_skupensk%C3%A9_teplo_t%C3%A1n%C3%AD

​

Přechlazená kapalina

MEL Chemistry: https://www.youtube.com/watch?v=YVvkGrY24m0

Veritasium: Supercooled water: https://www.youtube.com/watch?v=ph8xusY3GTM

​

https://en.wikipedia.org/wiki/Heating_pad: The most common reusable heat pads contain a supersaturated solution of sodium acetate in water. Crystallization is triggered by flexing a small flat disc of notched ferrous metal embedded in the liquid. Pressing the disc releases very tiny adhered crystals of sodium acetate[1] into the solution which then act as nucleation sites for the crystallization of the sodium acetate into the hydrated salt (sodium acetate trihydrate, CH3COONa·3H2O). Because the liquid is supersaturated, this makes the solution crystallize suddenly, thereby releasing the energy of the crystal lattice.

zahřívací polštářek

Krystalky ledu – různé tvary

Struktura vody a ledu

V uspořádané krystalové struktuře ledu jsou zjevné ‘kanálky’ – prázdná místa. To vede k tomu, že kapalná voda má větší hustotu než led a led tedy zabírá větší objem než stejná hmotnost vody.

Pro většinu látek je to ale naopak: při tuhnutí zmenšují svůj objem – skompaktňují se. Změny bývají zhruba o několik %.

Jaké implikace pro běžný život a pro živou i neživou přírodu má fakt, že led má větší objem než voda?

Sublimace

https://www.pinterest.com/pin/211174962886725/

https://dryiceplus.com/products/dry-ice/what-is-dry-ice/

K chalzení se používá suchý led – pevný CO2 – má “sublimační teplotu” -78°C. Páry CO2 jsou transparentní. Mlha, kterou vidíme, je vodní pára skondenzovaná (a zmrzlá) ve chladném vzduchu.

Skupenské změny, vypařování, var, fázový diagram

Sytá pára

https://fyzikalnipokusy.cz/1672/zavislost-tlaku-syte-vodni-pary-na-teplote

Fázový diagram vody

By Cmglee - Own work, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=14939155

Fázový diagram vody a CO2

By Cmglee - Own work, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=29176053

Přechod do superkritického stavu – CO2

https://www.youtube.com/watch?v=-gCTKteN5Y4

​

Vodní pára ve vzduchu

Uvedená hmotnost odpovídá 100% vlhkosti při dané teplotě.

Poznávačka