Detail předmětu
Aplikovaná fyzika (V)
Akademický rok 2023/24
NBB006 předmět zařazen v 1 studijním plánu
NPC-SIV letní semestr 1. ročník
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
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
Garant předmětu
Zajišťuje ústav
Cíl
Rozšíření znalostí z fyziky v oblasti látek a jejich struktur, kapalin, proudění a pod. pro studenty zaměřené na vodní hospodářství a vodní stavby.
Znalosti
Základy fyziky v oblasti látek (zejména kapalin) a jejich struktur, proudění kapalin. Získání základní fyzikální znalosti pro specializaci vodní hospodářství a vodní stavby.
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.
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.
Prerekvizity
Znalosti matematiky a fyziky v rozsahu základních kursů bakalářského studia.
Jazyk studia
čeština
Kredity
5 kreditů
semestr
letní
Způsob a kritéria hodnocení
zápočet a zkouška
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.
Nabízet zahraničním studentům
Nenabízet
Předmět na webu VUT
Přednáška
13 týdnů, 2 hod./týden, nepovinné
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
13 týdnů, 2 hod./týden, povinné
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.