Molekulová fyzika, termika a termodynamika

Sada kartiček zaměřená na základní pojmy z molekulové fyziky, termiky a termodynamiky podle přednáškových poznámek.

Molekulová fyzika

Obor fyziky, který zkoumá vlastnosti látek na základě jejich vnitřní částicové struktury a vychází z kinetické teorie látek.

Termika

Obor fyziky, který se zabývá měřením teploty a tepla a zkoumá tepelné vlastnosti látek (např. teplotní roztažnost nebo tepelnou kapacitu).

Termodynamika

Obor fyziky, který zkoumá změny vnitřní energie při tepelné výměně a konání práce na základě tří termodynamických zákonů.

Kinetická teorie látek

Teorie založená na třech experimentálně ověřených poznatcích: látky se skládají z částic (diskrétní struktura), částice se neustále a neuspořádaně pohybují (tepelný pohyb) a částice na sebe navzájem působí silami.

Difuze

Samovolné pronikání částic jedné látky mezi částice druhé látky (např. mísení kapalin nebo plynů).

Brownův pohyb

Chaotický pohyb drobných částic vznášejících se v tekutinách, způsobený neustálými nárazy molekul tekutiny (např. pohyb pylového zrna ve vodě).

Tlak plynu

Tlak vyvolaný v uzavřené nádobě, který je způsoben neustálými nárazy molekul plynu na stěny nádoby.

Mezičásticové síly

Silové působení mezi částicemi látky; při malých vzdálenostech částic převládají odpudivé síly, při větších vzdálenostech převládají přitažlivé síly.

Vnitřní kinetická energie částic

Energie soustavy částic vyplývající z jejich neustálého a neuspořádaného (tepelného) pohybu, která roste s rostoucí teplotou.

Vnitřní potenciální energie částic

Energie soustavy částic vyplývající z jejich vzájemného silového působení a vzájemné polohy.

Celsiova teplotní stupnice

Teplotní stupnice určená dvěma základními rovnovážnými stavy za normálního atmosférického tlaku $p_n = 1013{,}25\,\text{hPa}$: teplota tání ledu ($0\,^\circ\text{C}$) a teplota varu vody ($100\,^\circ\text{C}$).

Termodynamická teplotní stupnice

Základní teplotní stupnice určená trojným bodem vody ($T_r = 273{,}16\,\text{K}$), kde $1\,\text{K} = \frac{1}{273{,}16}$ termodynamické teploty trojného bodu vody.

Trojný bod vody

Základní rovnovážný stav soustavy led + voda + sytá vodní pára, kterému je přizazena termodynamická teplota $T_r = 273{,}16\,\text{K}$ ($0{,}01\,^\circ\text{C}$).

Absolutní nula

Nedosažitelná teplota $0\,\text{K}$ ($-273{,}15\,^\circ\text{C}$), při níž kinetická energie částic nabývá nejnižší možné hodnoty.

Vnitřní energie tělesa ($U$)

Fyzikální veličina s jednotkou Joule ($\text{J}$), definovaná jako součet celkové vnitřní kinetické energie neuspořádaně se pohybujících částic tělesa a celkové vnitřní potenciální energie vyplývající z jejich vzájemné polohy.

Způsoby změny vnitřní energie

Vnitřní energii tělesa lze měnit dvěma způsoby: konáním práce (např. třením, stlačováním plynu) nebo tepelnou výměnou (např. ohříváním vody).

Zákon zachování energie pro mechanické děje

Zákon stanovující, že při dějích probíhajících v izolované soustavě těles zůstává součet kinetické, potenciální a vnitřní energie těles konstantní.

Tepelná výměna

Děj, při němž neuspořádaně se pohybující částice teplejšího tělesa narážejí na částice studenějšího tělesa a předávají jim část své energie.

Teplo ($Q$)

Fyzikální dějová veličina s jednotkou Joule ($\text{J}$), která vyjadřuje celkovou energii odevzdanou nebo přijatou tělesem při tepelné výměně.

Tepelná výměna vedením

Způsob přenosu vnitřní energie, při kterém si částice předávají kinetickou energii vzájemnými srážkami bez přenosu hmoty (např. v kovech).

Tepelná výměna zářením

Způsob přenosu vnitřní energie vyzařováním a pohlcováním tepelného elektromagnetického záření, ke kterému není potřeba žádné hmotné prostředí.

Přenos vnitřní energie prouděním

Způsob přenosu vnitřní energie v kapalinách nebo plynech, při kterém dochází k přenášení energie přímo pohybující se látkou (např. v ústředním topení).

Tepelná kapacita ($C$)

Veličina charakterizující těleso, definovaná vztahem $C = \frac{Q}{\Delta t}$ s jednotkou $\text{J}\,\text{K}^{-1}$, udávající množství tepla potřebné k ohřátí tělesa o $1\,^\circ\text{C}$ ($1\,\text{K}$).

Měrná tepelná kapacita ($c$)

Veličina charakterizující látku, definovaná vztahem $c = \frac{C}{m} = \frac{Q}{m\Delta t}$ s jednotkou $\text{J}\,\text{kg}^{-1}\,\text{K}^{-1}$, udávající množství tepla potřebné k ohřátí $1\,\text{kg}$ látky o $1\,^\circ\text{C}$ ($1\,\text{K}$).

Měrná tepelná kapacita vody

Hodnota udávající teplo potřebné k ohřátí $1\,\text{kg}$ vody o $1\,^\circ\text{C}$, jež činí $c = 4180\,\text{J}\,\text{kg}^{-1}\,\text{K}^{-1}$.

Kalorimetrická rovnice

Rovnice vyjadřující zákon zachování energie při tepelné výměně v izolované soustavě: $m_1 c_1 (t_1 - t) = m_2 c_2 (t - t_2)$, kde odevzdané teplo $Q_1$ se rovná přijatému teplu $Q_2$.

Kalorimetr

Tepelně izolovaná nádoba s míchačkou a teploměrem, která slouží k experimentálnímu měření tepla, tepelné kapacity nebo měrné tepelné kapacity látek.

První termodynamický zákon

Zákon zachování energie pro termodynamické děje: Změna vnitřní energie soustavy $\Delta U$ se rovná součtu práce $W$ vykonané okolními tělesy a tepla $Q$ odevzdaného okolními tělesy soustavě ($\Delta U = W + Q$ neboli $Q = \Delta U + W'$).

Perpetuum mobile prvního druhu

Hypotetický stroj, který by vykonával práci bez vnějšího zdroje energie ($W' > Q$); jeho konstrukce je podle prvního termodynamického zákona nemožná.