Otázky
1. Co je to termodynamická soustava a jaké základní termodynamické soustavy rozlišujeme a čím se vyznačují.
?
Termodynamický systém neboli termodynamická soustava:
Termodynamická soustava je určitá, fyzikálně vymezená část hmoty, kterou sledujeme, zatímco její okolí tvoří vše ostatní.
- vymezen hranicí
- mimo hranici je okolí
- Kombinace TS+hranice+okolí je vesmír
Základní termodynamické soustavy:
- Izolovaná - není výměna látky/energie s okolím
- Otevřená - opak izolované, hranicí prochází částice/enerige
- Uzavřená - výměna pouze energie s okolím, ne látku
- Adiabatická - uzavřený, ale prostupný pro práci
- Diatermická uzavřená - výměna pouze tepla s okolím
2. Jaké vlastnosti musí parametry soustavy splňovat, aby mohly být považovány za stavové? Uveďte příklad.
?
Stavové veličiny:
jednoznačně popisují stav TS, nezávisí na tom, jak se TS do daného stavu dostala (např. V, P, T, U, S, atd.), změna stavových veličin je jednoznačně určena jejich počáteční a konečnou hodnotou (úplný diferenciál).
Příklady:
- Tlak -
- Objem -
- Teplota -
- Vnitřní energie -
3. Co jsou to extenzivní a intenzivní veličiny. Uveďte příklady.
?
Extensivní veličiny:
dělení mění hodnotu (např. V, S, U, C, atd.)
Intenzivní veličiny:
dělení nemění hodnotu (např. P, T, )
4. Jak zní I. postulát termodynamiky?
? aosr/4b9nr/m/1i65
Izolujeme–li termodynamickou soustavu na dostatečně dlouhou dobu od okolí, soustava samovolně přejde do stavu termodynamické rovnováhy. Ve stavu termodynamické rovnováhy soustava zůstane dokud do ní nezasáhneme z vnějšku.

5. Jak zní II. postulát termodynamiky?
? Všechny vnitřní TD veličiny soustavy jsou funkcemi vnějších TD veličin a teploty.
6. Jak je definován kvazistatický neboli rovnovážný děj?
? stavové veličiny se mění pomalu TS po celý děj v téměř rovnovážném stavu
7. Jak je definován vratný termodynamický děj?
? Rovnovážný děj je vratný (reverzibilní)
- Vratný (reverzibilní) děj je ideální termodynamický děj, který může probíhat v obou směrech tak, že po obrácení směru projde soustava i okolí stejnými rovnovážnými stavy — bez jakýchkoli trvalých změn v soustavě i jejím okolí.
8. Jak zní Nultý zákon termodynamiky?
- Jsou-li dvě soustavy A a B každá v tepelné rovnováze se soustavou C, pak jsou i soustavy A a B navzájem v tepelné rovnováze.
9. Napište převodní vztah mezi Celsiovou a termodynamickou (Kelvinovou) stupnicí.
10. Jaké rozlišujeme způsoby přenosu energie do či ze soustavy? Popište je.
- Přenosem tepla
- Vedením (kondukcí) - interakce mezi částicemi
- Prouděním (konvekcí) - pohyb částic uvnitř látky (kapaliny a plyny)
- Tepelnou radiací (sáláním) - emise elektromagnetického záření pohlcované chladnějším tělesem
- Tokem hmoty (částic) - přichází/odchází částice ze soustavy a berou energii/hmotu
- Konáním práce - změna objemu, polohy nebo tvaru soustavy
11. Jak je definována objemová práce. Uveďte příklad.
12. Jakými předpoklady je definován ideální plyn.
- Částice jsou bodové
- Částice nemají mezi sebou síly (jen srážky)
- Elastické srážky - neztrácí energii při srážce
- Částice se pohybují náhodně
- Kinetická energie = termální energie
13. Napište stavovou rovnici ideálního plynu.
14. Napište vztah mezi tlakem a teplotou pro izochorický děj.
? aosr/3dtoq/m/115h - Charlesův zákon.
15. Napište První zákon termodynamiky v diferenciálním tvaru a popište veličiny, které se ve vztahu vyskytují.
- teplo dodané do soustavy (J)
- změna vnitřní energie soustavy (J)
- práce vykonaná soustavou na okolí (J)
16. Jak se změní rovnice vyjadřující První termodynamický zákon v případě, že se jedná o kruhový děj.
17. Napište vztah definující tepelnou kapacitu.
- tepelná kapacita (J/K)
- množství tepla dodané soustavě (J)
- infinitesimální změna teploty soustavy (K)
18. Napište kalorimetrickou (směšovací) rovnici.
- počáteční teploty těles
- konečná rovnovážná teplota směsi
- záporné, kladné teplo
19. Napište Mayerův vztah.
- tepelné kapacity celé soustavy (konst. tlak, konst. objem)
- molární tepelné kapacity (konst. tlak, konst. objem)
- počet molů
- univerzální plynová konstanta
20. Jak je definována Poissonova konstanta?
- Poissonova konstanta ()
- tepelné kapacity celé soustavy (konst. tlak, konst. objem)
- molární tepelné kapacity (konst. tlak, konst. objem)
21. Napište matematickou formulaci Poissonova zákona.
- - tlak plynu
- - objem plynu
- Poissonova konstanta
22. Napište jednu z formulací Druhého zákona termodynamiky.
? aosr/7s28l/m/1kah nebo
Kelvinova (Thomsonova) formulace:
„Je nemožné cyklickým dějem odnímat jednomu tělesu teplo a to bezezbytku měnit v kladnou práci.“
23. Napište vztah pro tepelnou účinnost spolu s vysvětlujícím obrázkem.
- práce vykonaná strojem během cyklu
- teplo přijaté od vysokoteplotního zdroje (ohřívače)
- teplo odevzdané do nízkoteplotního prostředí (chladiče)

24. Napište vztah pro topný faktor spolu s vysvětlujícím obrázkem.
- teplo předané do teplého prostoru (tepelný výstup čerpadla)
- práce dodaná čerpadlu (např. elektrická energie)
- teplo odebrané z chladnějšího prostředí

25. Napište vztah pro chladící faktor spolu s vysvětlujícím obrázkem.
- teplo odebrané z chladného prostoru (tepelný vstup chladničky)
- práce dodaná chladničce (např. elektrická energie)
- teplo předané do teplého prostoru (odpadní teplo)

26. Nakreslete p-V digram pro ideální Carnotův cyklus a popište jednotlivé děje, ze kterých se sestává.
Děje:
- Izotermická expanze -
- Adiabatická expanze -
- Izotermická komprese -
- Adiabatická komprese -
27. Napište vztah pro tepelnou účinnost ideálního Carnotova cyklu.
- teplota ohřívače (vysoká teplota)
- teplota chladiče (nízká teplota)
28. Napište znění první a druhé Carnotovy věty
- Tepelná účinnost všech vratných tepelných motorů je stejná, pracují-li mezi lázněmi o stejných teplotách.
- Účinnost ideálního (vratného) tepelného stroje je vždy vyšší než účinnost nevratných tepelných strojů, pracují-li mezi lázněmi o stejných teplotách.
29. Napište Clausiovu nerovnost.
? aosr/5d95l/m/7iiv nebo
30. Jak zní Třetí termodynamický zákon.
- Žádným postupem, ať jakkoli idealizovaným, nelze u žádné soustavy dosáhnout snížení její teploty na hodnotu 0 K konečným počtem operací.
- Pro libovolný izotermický děj platí:
31. Jaké skupenské přeměny rozlišujeme?
- Tuhnutí - kapalná pevná
- Tání - pevná kapalná
- Vypařování - kapalná plynná
- Kondenzace - plynná kapalná
- Sublimace - pevná plynná
- Desublimace - plynné pevná
- Var - vypařování ale i uvnitř látky nejen na porchu
32. Napište Clausiovu-Clapeyronovu rovnici.
- směrnice křivky fázové rovnováhy v PPP-TTT diagramu
- skupenské (latentní) teplo při přechodu mezi fázemi
- absolutní teplota při fázovém přechodu
- objem (plyn, kapalina)
33. Napište vztah vyjadřující Gibbsovo pravidlo fází. Popište význam jednotlivých symbolů.
- počet stupňů volnosti
- je počet nezávislých složek
- počet fází soustavy
- Nakreslete fázový p-T diagram pro pro jednosložkovou soustavu. Popište jednotlivé části diagramu spolu s významnými body.
35. Napište vztah pro délkovou teplotní roztažnost.
- změna délky tělesa (m)
- původní délka tělesa při počáteční teplotě (m)
- změna teploty (K nebo °C)
- součinitel délkové teplotní roztažnosti ()
36. Napište vztah pro objemovou teplotní roztažnost.
- změna objemu tělesa (m)
- původní objem tělesa při počáteční teplotě (m)
- změna teploty (K nebo °C)
- součinitel objemové teplotní roztažnosti ()
-
Napište Maxwellovy předpoklady, za kterých vybudoval kinetickou teorii plynu.
-
Napište vztah vyjadřující pomocí termodynamické teploty střední kinetickou energii molekul ideálního plynu.
39. Napište vztah vyjadřující Maxwellovo-Boltzmannovo rozdělení rychlostí ideálního plynu.
- velikost rychlosti molekuly
- hmotnost jedné molekuly
- Boltzmannova konstanta
- absolutní teplota plynu
40. Určete nejpravděpodobnější rychlost molekul ideálního plynu pro danou teplotu.
41. Napište znění Ekvipartičního teorému.
- počet částic ideálního plynu
- Boltzmannova konstanta
- absolutní teplota
Na každý nezávislý stupeň volnosti připadá energie .
42. Napište na základě Ekvipartičního teorému molární tepelnou kapacitu při konstantním objemu ideálního jednoatomového plynu.
43. Jak zní Daltonův zákon o parciálním tlaku?
44. Napište kanonický tvar vlnové rovnice.
- Laplaceův operátor (součet druhých parciálních derivací podle prostorových souřadnic)
- vlnová veličina (např. deformace, tlak, elektromagnetické pole)
- rychlost šíření vlny v daném prostředí
-
Napište vlnovou rovnici pro rovinné vlny.
-
Napište vlnovou rovnici pro kulové vlny.
47. Napište obecné řešení vlnové rovnice.
? aosr/30og8/m/4a1d obecné d’Alembertovo řešení
- postupuje
- postupuje
- dvakrát diferencovatelné
48. Napište vlnovou rovnici pro rovinnou vlnu postupující pouze jedním směrem.
? aosr/4p2e5/m/2cni jde kladným směrem , záporným je derivace podle času záporná
- rychlost šíření vlny
- výchylka
49. Napište obecné řešení vlnové rovnice pro kulové vlny.
- divergentní (rozbíhavou) kulovou vlnu, postupují od středu
- konvergentní (sbíhavou) kulovou vlnu, postupují do středu
- dvakrát diferencovatelné
50. Jak je definováno vlnové číslo pomocí kruhového kmitočtu? Jak je definované vlnové číslo pomocí vlnové délky? Co nám udává směr vlnového vektoru?
? aosr/2bn6g/m/77ok Směr je totožný s fázovou rychlostí
- kruhový kmitočet
- rychlost šíření
- vlnová délka
- Odvoďte vztah popisující vlnění (stojaté vlnění), které vznikne složením dvou proti sobě postupujících harmonických vln.
52. Co chápeme pod pojmem disperze? Jak vypadá obecný zápis disperzní relace?
? aosr/5hpi0/m/740f Disperze znamená, že rychlost šíření vlny závisí na její frekvenci (nebo vlnové délce).
- kruhový kmitočet
- vlnové číslo
53. Napište vztah pro výpočet grupové rychlosti.
- grupová rychlost
- kruhový kmitočet
- vlnové číslo
54. Napište vztah pro výpočet fázové rychlosti.
- fázová rychlost
- kruhový kmitočet
- vlnové číslo
55. Jaký je vztah mezi grupovou a fázovou rychlostí pro bezdisperzní prostředí?
- rychlost šíření vlny
- kruhový kmitočet
- vlnové číslo
- fázová rychlost
- grupová rychlost
56. Jak definujeme vlnový balík? (vyjádřete pomocí vztahu).
- amplitudová spektrální funkce
- disperzní relace
57. Napište obecný vztah mezi grupovou a fázovou rychlostí.
- fázová rychlost
- grupová rychlost
- vlnové číslo
58. Co je to normální a anomální disperze. Nakreslete vysvětlující obrázek.
- - prostředí vykazuje tzv. normální disperzi
- - prostředí vykazuje tzv. anomální disperzí
59. Napište obecnou (nelineární) soustavu rovnic popisující akustické vlny v ideálních tekutinách.
- Eulerova pohybová rovnice pro ideální tekutiny
- Rovnice kontinuity
- Stavová rovnice
- hustota
- tlak
- rychlost pole
60. Napište soustavu linearizovaných rovnici popisující akustické vlny v ideální tekutině.
- Zlinearizovaná Eulerova pohybová rovnice pro ideální plyny:
- Zlinearizovaná rovnice kontinuity:
- Zlinearizovaná stavová rovnice pro ideální plyny:
- akustická hustota
- klidová hustota
- akustický tlak
- akustická rychlost
-
Odvoďte vlnovou rovnici pro akustický tlak.
-
Odvoďte vlnovou rovnici pro akustickou rychlost.
63. Jaký je rozdíl mezi akustickou rychlostí a rychlostí šíření akustické vlny.
- Akustická rychlost měří rychlost pohybu/kmitu částic
- Rychlost šíření akustické vlny měří rychlost šíření tlakové vlny/signálu
64. Jak definujeme akustický tlak.
? aosr/osb4m/m/5agb - změna (porucha) atmosférického tlaku vlivem šíření vlny - celkový tlak
- Odvoďte vztah pro výpočet rychlosti šíření lineárních akustických vln.
66. Jak je definována podélná akustická vlna?
? aosr/8vfm5/m/60cn Směr kmitání částic je stejný jako směr šíření vlny
67. Šíří se v tekutinách vlna podélná či příčná?
? aosr/7rgev/m/3o6r Pouze podélná
-
Odvoďte vlastní kmitočty pro rezonátor délky L řešením vlnové rovnice pro rovinné akustické vlny při znalosti okrajových podmínek: v(x = 0) = 0, v(x = L) = 0.
-
Jak závisí činitel útlumu akustických vln na kmitočtu?
70. Napište vztah pro výpočet hladiny akustického tlaku.
- akustický tlak
- referenční tlak


