Detail předmětu

Aplikovaná fyzika (V)

FAST-NBB006Ak. rok: 2022/2023

Struktura atomů a stavba molekul.
Základy statistické fyziky.
Teplo, teplota a tepelná kapacita na částicové úrovni.
Ekvipartiční teorém.
Vlastnosti plynů, především vzduchu a vodní páry.
Vliv tlaku a teploty na skupenství
Praktické důsledky výparného tepla (energie pro zvlhčování vzduchu, tepelné stroje, kondenzační kotel, atd.)
Proudění, rovnovážné a nerovnovážné procesy.
Termodynamické principy v kapalinách.
Transport tepla v kapalinách. Difuze.
Sluneční záření, globální pohled na procesy v atmosféře

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

5

Garant předmětu

doc. Mgr. Jan Martinek, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav fyziky (FYZ)

Výsledky učení předmětu

Základy fyziky v oblasti látek (zejména kapalin) a jejich struktur, proudění kapalin. Získání základní fyzikální znalosti pro specializaci vodní hospodářství a vodní stavby.

Prerekvizity

Znalosti matematiky a fyziky v rozsahu základních kursů bakalářského studia.

Osnovy výuky

1. Definice fyzikálních veličin, soustava SI, definice teploty, ekvipartiční teorém, vnitřní energie.
2. Statistická fyzika, stavová rovnice, praktická využití.
3. Vlastnosti vzduchu, vodní páry a atmosféry.
4. Bilance hmotnosti, hybnosti a energie: hybnost v kapalinách, energie v kapalinách (vnější a vnitřní), hydrostatický tlak, Pascalův zákon, Archimedův zákon.
5. Proudění: ustálené proudění vazké nestlačitelné kapaliny potrubím, rozdělení rychlosti podle poloměru potrubí, ustálené proudění vazké nestlačitelné kapaliny potrubím (Hagen-Poisseliův zákon).
6. Tlak, teplota a fázové přeměny, latentní teplo, fyzika nízkých tlaků a nízkých teplot.
7. Částicová fyzika a tepelná kapacita plynů při konstantním tlaku či objemu.
8. Základy termodynamiky, děje v plynech, tepelné stroje, Carnotův cyklus.
9. Praktické využití odvozených vlastností (motory, tepelná čerpadla, klimatizace, termoelektrické generátory, termočlánky, Peltierovy články, kondenzační kotel, vysoušení a zvlhčování vzduchu).
10. Elektromagnetické záření, Planckův vyzařovací zákon, Sluneční záření, spektrální vlastnosti atmosféry.
11. Dokonale černé těleso, emisivita, transmitance, absorbance, solární kolektory a jejich konstrukce a účinnost.
12. Pohled na děje z hlediska energie - energetické přeměny, akumulace energie, hustota energie, hustota výkonu.
13. Sluneční záření, základy meteorologie, složení atmosféry, skleníkový efekt.

Učební cíle

Rozšíření znalostí z fyziky v oblasti látek a jejich struktur, kapalin, proudění a pod. pro studenty zaměřené na vodní hospodářství a vodní stavby.

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program NPC-SIV magisterský navazující 1 ročník, letní semestr, povinně volitelný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Mgr. Jan Martinek, Ph.D.

Osnova

1. Definice fyzikálních veličin, soustava SI, definice teploty, ekvipartiční teorém, vnitřní energie. 2. Statistická fyzika, stavová rovnice, praktická využití. 3. Vlastnosti vzduchu, vodní páry a atmosféry. 4. Bilance hmotnosti, hybnosti a energie: hybnost v kapalinách, energie v kapalinách (vnější a vnitřní), hydrostatický tlak, Pascalův zákon, Archimedův zákon. 5. Proudění: ustálené proudění vazké nestlačitelné kapaliny potrubím, rozdělení rychlosti podle poloměru potrubí, ustálené proudění vazké nestlačitelné kapaliny potrubím (Hagen-Poisseliův zákon). 6. Tlak, teplota a fázové přeměny, latentní teplo, fyzika nízkých tlaků a nízkých teplot. 7. Částicová fyzika a tepelná kapacita plynů při konstantním tlaku či objemu. 8. Základy termodynamiky, děje v plynech, tepelné stroje, Carnotův cyklus. 9. Praktické využití odvozených vlastností (motory, tepelná čerpadla, klimatizace, termoelektrické generátory, termočlánky, Peltierovy články, kondenzační kotel, vysoušení a zvlhčování vzduchu). 10. Elektromagnetické záření, Planckův vyzařovací zákon, Sluneční záření, spektrální vlastnosti atmosféry. 11. Dokonale černé těleso, emisivita, transmitance, absorbance, solární kolektory a jejich konstrukce a účinnost. 12. Pohled na děje z hlediska energie - energetické přeměny, akumulace energie, hustota energie, hustota výkonu. 13. Sluneční záření, základy meteorologie, složení atmosféry, skleníkový efekt.

Cvičení

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

doc. Mgr. Jan Martinek, Ph.D.

Osnova

1. Návody – seznámení s používanými metodami měření, metodami výpočtů, rozdělení úloh na celý semestr (cyklické střídání úloh pro dvojice studentů, seznámení s bezpečnostními předpisy pro práci na elektrických zařízeních ve studentských laboratořích. 2. Měření první laboratorní úlohy podle rozpisu. 3. Následující měření dle rozpisu a odevzdání protokolu z předchozího měření a spočítaných příkladů. 4. Následující měření dle rozpisu a odevzdání protokolu z předchozího měření a spočítaných příkladů. 5. Následující měření dle rozpisu a odevzdání protokolu z předchozího měření a spočítaných příkladů. 6. Následující měření dle rozpisu a odevzdání protokolu z předchozího měření a spočítaných příkladů. 7. Konzultace – opravy, doměření nedostatků a doplnění všech předchozích měření, opravy všech nepřijatých protokolů, odevzdání spočítaných příkladů. 8. Následující měření dle rozpisu a odevzdání protokolu z předchozího měření a spočítaných příkladů. 9. Následující měření dle rozpisu a odevzdání protokolu z předchozího měření a spočítaných příkladů. 10. Následující měření dle rozpisu a odevzdání protokolu z předchozího měření a spočítaných příkladů. 11. Následující měření dle rozpisu a odevzdání protokolu z předchozího měření a spočítaných příkladů. 12. Následující měření dle rozpisu a odevzdání protokolu z předchozího měření a spočítaných příkladů. 13. Písemka a odevzdání protokolu z předchozího měření, zápočet. Laboratorní úlohy: - Frekvenční závislost činitele zvukové pohltivosti. - Frekvenční analýza zvuku. - Doba dozvuku v místnosti. - Stanovení rezistance přímou metodou. - Stanovení kapacity kondenzátoru přímou metodou. - Stanovení indukčnosti a kvality cívky přímou metodou. - VA charakteristika polovodičové diody. - Stanovení výstupní charakteristiky tranzistoru. - Stanovení náboje elektronu z charakteristiky tranzistoru. - Stanovení měrné tepelné kapacity pevných látek kalorimetrem. - Stanovení součinitele teplotní roztažnosti. - Stanovení měrné tepelné vodivosti cihly nestacionární metodou. - Stanovení adiabatické Poissonovy konstanty vzduchu. - Stanovení cejchovní křivky termočlánku. - Stanovení cejchovní křivky termistoru. - Stanovení cejchovní křivky termodiody. - Stanovení topného faktoru tepelného čerpadla. - Závislost součinitele absorpce světla v průsvitných látkách na vlnové délce světla. - Stanovení celkového světelného toku bodového zdroje. - Experimentální sledování strukturních změn betonových vzorků při statickém zatěžování tahem za ohybu metodou akcké emise. - Stanovení drsnosti lomové plochy konfokálním mikroskopem.