S FYSIIKKA III (ES) Syksy 2004, LH 10. Ratkaisut

Koko: px

Aloita esitys sivulta:

Download "S FYSIIKKA III (ES) Syksy 2004, LH 10. Ratkaisut"

Tyyne Laaksonen
5 vuotta sitten
Katselukertoja:

1 S-4 FYSIIKKA III (ES) Syksy 004, LH 0 Rtksut LH0-* Jäähdytyskneen tmv Crnt n kne luvutt 0,0 kj lämöä hunelmn smll, kun kneen mttr tekee työtä 0,0 J Hunelmn lämötl n C () Kunk ljn lämöä kne tt lemmst lämösälöstä? (b) Mkä n lemmn lämösälön lämötl? Annetut tedt: QY 0, 0 kj, Wext 0,0 J, Y C () QA? Energn sälymsln mukn Q + W Q Q Q W 00,0 J 0,0 J 80 J A ext Y A Y ext (b) A? Jäähdytyskneen tehkerrn n QY 0,0 kj εj εl 9,0 W 0,0 J slt Crnt n kneelle A εj 9,0 εj A Y 98 K 68, K,0 C ε + 9,0 + Y A J LH0-* Idelksu, jnk dbttvk tunnetn, surtt kertrsess, jk kstuu khdest stermstä j khdest skrst Istermset rsesst thtuvt lämötlss j ( > ) j skrset rsesst tlvuuksss j ( e) Määrtä kertrsessn hyötysuhde Prrä kuv --krdntstn >, e, delksu, tunnettu Hyötysuhde n η W Q Y : stermnen rsess:, U 0, ksk delksun ssäenerg ruu vn lämötlst Q W Ksu tekee työn W j s lämmön Q : e Q W ν R ln ν R ln ν R : skrnen rsess, tlvuus n vk W 0 Ksun lämötl lskee :stä :een Ksu luvutt lämöä määrän R Q fν R ν ( ), 4

2 mssä käytettn mnsteen yhtälöä + f 4: stermnen rsess,, tlvuus enenee :stä :een W4 Q4 ν R ln ν R ln ν R e 4 : skrnen rsess: vk, W 4 0, lämötl nusee :stä :een ksu s lämmön Q 4 U 4 : R Q4 fν R ( ) ν ( ) yö kertrsessss n ( ) W W + W ν R 4 Ksun ylemmästä lämövrstst sm lämö n ν R ν R QY Q + Q4 ν R + ( ) W ν R ( ) ( )( ) η Q ν R Y ( ) ( ) ( ) LH0-* Idelksu, jnk mlnen mnslämö vktlvuudess n (/)R surtt hesen kuvn esttämän kertrsessn bd Osrsess - b n dbttnen, srsess - d stermnen Ksu n ν 0 ml Lämötl steessä b n /, steessä se n Määrtä ν:n, R:n j :n vull lusuttun seurvt: 0 () ksun kusskn srsessss tekemä työ, (b) ksun kusskn srsessss sm lämömäärä j () ksun ssäenergden ertus stessä j, U b 0 d, b /,, R/, R/, / (ykstmnen delksu Lsketn ensn tlvuudet b, j d sekä lämötl d, ksk rsess - d n stermnen Adbttselle rsesslle - b: b b 0,66 j - b b 0,8 lnyhtälöstä: ν R ν R b,

3 d ν R,64 () Lsketn ksun tekemä työ kusskn srsessss: b ν R ν R b ( b b ) ( b ) W d ν R 0,8 ν R W R b b ( b ) ν ν R ν R d Wd ν R ln ν R ln ν R ln 0,69ν R W R d ( d ) ν 0,6 7 ν R ν R ν R ν R (b) Lsketn systeemn smt lämmöt: Q b 0, ksk rsess n dbttnen Qb ν b ν R ν R,ν R 4 Q W ν R ln 0,69ν R, ( ) d d sllä stermsessä rsessss delksun ssäenerg e muutu j ääsäännön mukn sdn tällön du δq δw 0 Qd ν ( d ) ν R ν R 7 ν R, ν R () Ksk delksun ssäenerg ruu vn lämötlst sdn surn 7 U ν R ( ) ν R ν R 0, 9ν R slt n U Qb + Qb Wb Wb 0 +, ( 0,8 + 0,0 ) ν R 0,9ν R

4 LH0-4* () Kl vettä, jnk lämötl n 0 C setetn ksketukseen suuren 00 C stesen kleen knss Kun veden lämötl n nussut 00 C, mtkä vt veden, kleen j unversumn entrn muutkset? (b) Oletetetn seurvks, että veden kuumentmnen 00 C thtuu sttmll se ensn ksketukseen suuren 0 C stesen kleen knss j stten 00 C stesen kleen knss Mkä vt nyt veden j unversumn entrn muutkset? () Seltä (b)-khdn hvnnn erusteell mten ves vdn kuument 0 C steest 00 C steeseen lmn, että unversumn entr ksv eden mlmss n 8g/ml j mnslämö vkneess 8, 0l K ml että n,6 ml j veden mnslämöksteett n j 00 C 8,0 l K ml 0 C () Lsketn lämömäärät mnslämöjen vull sttumnen thtuu vkneesss (lmkehän ne), jten ves s lämömäärän Q ν ( ) ves 00, 0 kl Kle luvutt vstvn lämömäärän Qkle Qves eden entrnmuuts lsketn sbrselle rsesslle (vrt luenn)t: Sves ν ln, jst S ves, lk Kleen entrmuuts lsketn stermselle rsesslle sllä kleen (lämövrstn) lämötln muuts n äärettömän en: Q kle S S Skle 68,lK entrn kknsmuuts n ss O ves kle 44,lK S S + S + (b) Oletetn, että rsess thtuu nyt khdess vheess edelle sdn ( 0 C ) S ν + ν ν ves ln ln ln ts veden entrn lsäys n sm kun edellä Sen sjn kleelle sdn Qves / Qves / Skleet 88,9 lk j entrn kknsmuuts edellä,lk Entrn lsäys n ss enem kun S O () Oletetn, että ves setetn eräkkän ksketukseen N:n lämövrstn knss Lämövrstjen lämötlt vt, +, +,, Lsketn lämövrstjen

5 yhteenlskettu entrn muuts, kun N el 0 Entrn muutkseks sdn Q Q ) ( kle ves Q ν Skleet + n N N N ves, n lm Sn lm lm N N N 0 n 0 n n 0 n ν d ν ( ) ln, mssä summ vtn krvt ntegrlll, ksk lskettn summ rjll 0 Humtn, että nyt S S + S ν ln ν ln 0 ( ) ( ) O ves kleet sn snen kknsentr e muutu, el kyseessä n reversbel rsess LH0- Kl vettä lämmtetään vkneess sähkövstuksell lämötlst 0 C lämötln 99 C Arv () veden ssäenergn muuts (b) veden entrn muuts () mhdllsten mkrtljen muuts (MB-sttstkn mukn) (d) mksmlnen stvss lev meknnen työ, kun vettä käytetään lämövrstn kneelle, jnk lämövrst n 0 C lämötlss () eden mnslämöksteett n 4,8 0 J kgk Ssäenergn muuts sdn lämötln muutksen vull J U m kg 4,8 0 kgk 79K 00J 0,MJ (b) Entrn muuts sdn lskemll ntegrl m S d m ln ( ) 997J () Entr sdn mkrtlejen lukumäärästä kvll S k ln( P), jten mkrtljen muuts n P S k 7 0 e e P (d) Mksmtyö sdn lämön ääsäännöstä U δq + δwext, mssä δ Q S Mksmtyöks sdn W U δq U S mx 8kJ ( ) ln ( ) m m

Samankaltaiset tiedostot

S , Fysiikka III (Sf) tentti/välikoeuusinta

S , Fysiikka III (Sf) tentti/välikoeuusinta S-445, Fysiikka III (Sf) tentti/välikoeuusinta 43 välikokeen alue ristetyssä astiassa, jonka lämötila idetään, kelvinissä, on nestemäistä heliumia tasaainossa helium kaasun kanssa Se on erotettu toisesta