Pokračujeme v díle těch,
kteří byli první.

Aktuální vydání

Číslo 8-9/2017 vyšlo
tiskem 5. 9. 2017. V elektronické verzi na webu od 5. 9. 2017. 

Téma: 59. mezinárodní strojírenský veletrh v Brně; Elektrotechnika v průmyslu

Hlavní článek
Palivové články
Renesance synchronních reluktančních motorů
Návrh aktuátoru pracujícího s magnetickým polem

Aktuality

Na veletrhu FOR ARCH najdou lidé na osm stovek expozic a bezplatná poradenská centra Ve dnech 19. – 23. září 2017 se koná 28. ročník mezinárodního stavebního veletrhu FOR…

Technologické Fórum 2017 – jedinečné setkání odborníků stavebního trhu Premiéru na letošním ročníku mezinárodního stavebního veletrhu FOR ARCH bude mít…

Od 1. září začne ve společnosti ČEZ fungovat nová divize Jaderná energetika Šest jaderných bloků, přes dva tisíce zaměstnanců včetně týmu, který zodpovídání za…

FOR ARCH 2017 přinese řadu zajímavých soutěží a konferencí Osmadvacátý ročník mezinárodního stavebního veletrhu FOR ARCH, který se uskuteční ve…

Premiér navštívil hlavní sídlo provozovatele přenosové soustavy Předseda vlády Bohuslav Sobotka a ministr průmyslu a obchodu Jiří Havlíček se přímo na…

Generační změna ve skupině LAPP S účinností od 1. července 2017 odstoupila Ursula Ida Lapp, spoluzakladatelka skupiny…

Více aktualit

Základní pojmy a veličiny (8. část)

Základní pojmy a veličiny (8. část)

V návaznosti na veličiny a jednotky uvedené v minulém čísle se nyní zastavíme u fyzikální jednotky termodynamické teploty, základní jednotky soustavy SI. Tou je kelvin (značený K). Zajímavostí jistě je, že do roku 1967 se používal pojem „stupeň Kelvina“ a označení °K. Nyní se již hovoří přímo o kelvinech K.

Kelvin je definován dvěma body:
a) 0 K je teplota absolutní nuly, tedy naprosto nejnižší teplota, která je fyzikálně definována,
b) 273,16 K je teplota trojného bodu vody.

Absolutní velikost jednoho stupně v Celsiově (°C) i Kelvinově stupnici je stejná – teplotní rozdíl 1 K je roven rozdílu 1 °C.

Tuto stupnici měření teplot navrhl v roce 1846 skotský matematik a fyzik William Thomson (26. 6. 1824 Belfast až 17. 12. 1907 Netherhall u Largsu, Skotsko), který byl za své výrazné vědecké úspěchy povýšen do šlechtického stavu pod jménem lord Kelvin (Kelvin je malá říčka protékající kolem univerzity v Glasgow).

Přepočet teplot na jiné stupnice

Celsiova teplotní stupnice
V roce 1742 navrhl Anders Celsius teplotní stupnici. Celsiova desítková teplotní stupnice se ukázala natolik výhodná pro praxi, že odolala i náporu soustavy SI (°C není základní jednotkou SI).

Celsius stanovil pro var vody 0 °C a pro tání ledu 100 °C. Stupnici rozdělil na 100 dílů. Stupnici v roce 1745 „otočil“ do dnešní podoby švédský botanik Linné.

K = C + 273,15

C = K - 273,15

kde C je teplota ve stupních Celsia, K teplota v kelvinech.

Fahrenheitova teplotní stupnice

Pro svou teplotní stupnici stanovil Daniel G. Fahrenheit (1686–1736, Amsterodam, Dánsko) tyto referenční body:
96 °F – teplota zdravého lidského těla (měřena v ústech),
0 °F – teplota eutektické (současné tuhnutí dvou fází) směsi ledu, vody a salmiaku.

Stupnici mezi referenčními body Fahrenheit rozdělil dvakrát po dvanácti dílech a každý z nich na čtyři dílky – stupně.

Původně odpovídalo 30 °F teplotě tání ledu a 90 °F normální teplotě lidského těla. Referenční teploty byly později změněny na 32 °F (tání ledu) a 96 °F (teplota lidského těla). Teplota 90 °F totiž odpovídá 32,2 °C a to není příliš „zdravé tělo“. Později byla tato teplota díky přesnějšímu měření posunuta na 98,6 °F.

Fahrenheitova teplotní stupnice se dodnes používá hlavně v USA.

K = [5(F + 459,67)/9]

F = (9K/5) - 459,67

kde F je teplota ve stupních Fahrenheita, K teplota v kelvinech.

Réaumurova teplotní stupnice

Francouzský fyzik René Antoine Ferchault de Réaumur (1683–1757) v roce 1731 navrhl teplotní stupnici s teplotou varu 80 °R. Byla rozšířena především ve Francii.

K = 5/4(R+273,15)

R = [4(K - 273,15)/5]·K

kde R je teplota ve stupních Réaumura, K teplota v kelvinech.

Teplota (T) a energie (E)

V některých oblastech fyziky je teplota T často vyjadřována pomocí kinetické energie E, kterou má částice látky při dané teplotě (v elektronvoltech eV). K přepočtu mezi elektronvolty a kelviny K se používá Boltzmannova konstanta (kB), přičemž platí:

E (eV) = kB (eV / K) · T (K)

kB = (1,380658 ± 0,000012) . 10–23 J·K–1

1 K = 8,61735 · 10–5 eV

1 eV = 1,16045 · 104 K

1 K = 1,38066 · 10–23 J

1 J = 7,24290 · 1022 K

Tabulka převodů na jiné teplotní stupnice

Jednotka

Zkratka

Hodnota převodu

kelvin

K

1

stupeň Celsia

°C

-272,15

stupeň Fahrenheita

°F

-457,87

Rankinův* stupeň

°R

0,556

Réaumurův stupeň

°R

-0,005

*) William John Macquorn Rankine (1820–1872), skotský badatel a profesor stavebního inženýrství a mechaniky na univerzitě v Glasgowě. Jeho teplotní stupnice (1859) má absolutní nulu shodnou s 0 K. Velikost Rankinova stupně odpovídá Fahrenheitově stupnici.

Souvislost mezi elektrickým proudem a teplotou - Thomsonův jev

Tento jev vzniká po zahřátí kovové tyče, do které je následně přiveden elektrický proud:
a) Nejprve v místě zahřátí (v tyči bez el. proudu) vznikne symetrické teplotní maximum – viz obr. 1 (průběh vyznačen plnou čarou).
b) Následně je do tyče přiveden elektrický proud - dojde k deformaci (posunutí) teplotní křivky (přerušovaná čára) – tzv. Thomsonův jev.

Zdůvodnění:
z pohledu teorie vodivosti je Thomsonův jev (posunutí teplotní křivky) způsoben zvyšováním střední energie elektronů odběrem tepla od mřížky na vzestupné straně teplotního maxima a odevzdáváním přebytku tepla na sestupné straně.

(pokračování)

Celý příspěvek lze ve formátu PDF stáhnout zde