KIINTEÄN AINEEN JA NESTEEN TILANYHTÄLÖT

Samankaltaiset tiedostot
C. Montako prosenttia pinta-ala kasvaa, jos mittakaava suurenee 5%? a) 5 % b) 7 % c) 9 % d) 10 % e) 15 %

C. Montako prosenttia pinta-ala kasvaa, jos mittakaava suurenee 5%? a) 5 % b) 7 % c) 9 % d) 10 % e) 15 %

Luvun 12 laskuesimerkit

MAA03.3 Geometria Annu

2.1 Yhdenmuotoiset suorakulmaiset kolmiot

1.1. RATIONAALILUVUN NELIÖ

Työssä määritetään luokkahuoneen huoneilman vesihöyryn osapaine, osatiheys, huoneessa olevan vesihöyryn massa, absoluuttinen kosteus ja kastepiste.

Työssä määritetään luokkahuoneen huoneilman vesihöyryn osapaine, osatiheys, huoneessa olevan vesihöyryn massa, absoluuttinen kosteus ja kastepiste.

Lämpöoppi. Termodynaaminen systeemi. Tilanmuuttujat (suureet) Eristetty systeemi. Suljettu systeemi. Avoin systeemi.

1 Kertausta geometriasta

Diplomi-insinööri- ja arkkitehtikoulutuksen yhteisvalinta 2017 Arkkitehtimatematiikan koe , Ratkaisut (Sarja A)

Tasogeometria. Tasogeometrian käsitteitä ja osia. olevia pisteitä. Piste P on suoran ulkopuolella.

RATKAISUT a + b 2c = a + b 2 ab = ( a ) 2 2 ab + ( b ) 2 = ( a b ) 2 > 0, koska a b oletuksen perusteella. Väite on todistettu.

1. Laske ideaalikaasun tilavuuden lämpötilakerroin (1/V)(dV/dT) p ja isoterminen kokoonpuristuvuus (1/V)(dV/dp) T.

Kartio ja pyramidi

Kenguru 2019 Student lukio

A-osio. Ilman laskinta. MAOL-taulukkokirja saa olla käytössä. Maksimissaan yksi tunti aikaa. Laske kaikki tehtävät:

Kertausosa. 5. Merkitään sädettä kirjaimella r. Kaaren pituus on tällöin r a) sin = 0, , c) tan = 0,

PRELIMINÄÄRIKOE PITKÄ MATEMATIIKKA

a) Mitkä reaaliluvut x toteuttavat yhtälön x 2 = 7? (1 p.) b) Mitkä reaaliluvut x toteuttavat yhtälön 5 4 x

V T p pv T pv T. V p V p p V p p. V p p V p

MATEMATIIKKA PAOJ2 Harjoitustehtävät

Algebran ja Geometrian laskukokoelma

P = kv. (a) Kaasun lämpötila saadaan ideaalikaasun tilanyhtälön avulla, PV = nrt

Ilman suhteellinen kosteus saadaan, kun ilmassa olevan vesihöyryn osapaine jaetaan samaa lämpötilaa vastaavalla kylläisen vesihöyryn paineella:

T F = T C ( 24,6) F = 12,28 F 12,3 F T K = (273,15 24,6) K = 248,55 K T F = 87,8 F T K = 4,15 K T F = 452,2 F. P = α T α = P T = P 3 T 3

KERTAUSHARJOITUKSIA. 1. Rationaalifunktio a) ( ) 2 ( ) Vastaus: a) = = 267. a) a b) a. Vastaus: a) a a a a 268.

KAASUJEN YLEISET TILANYHTÄLÖT ELI IDEAALIKAASUJEN TILANYHTÄLÖT (Kaasulait) [pätevät ns. ideaalikaasuille]

Anna jokaisen kohdan vastaus kolmen merkitsevän numeron tarkkuudella muodossa

= P 0 (V 2 V 1 ) + nrt 0. nrt 0 ln V ]

3.2 Matriisien laskutoimitukset. 3.2 Matriisien laskutoimitukset. 3.2 Matriisien laskutoimitukset. 3.2 Matriisien laskutoimitukset. Olkoot A 2 := AA =

Kappaleiden tilavuus. Suorakulmainensärmiö.

MATEMATIIKAN KOE PITKÄ OPPIMÄÄRÄ

3.2 Matriisien laskutoimitukset. 3.2 Matriisien laskutoimitukset. 3.2 Matriisien laskutoimitukset. 3.2 Matriisien laskutoimitukset

KORJAUSMATIIKKA 3, TEHTÄVÄT

(iv) Ratkaisu 1. Sovelletaan Eukleideen algoritmia osoittajaan ja nimittäjään. (i) 7 = , 7 6 = = =

Käyttämällä annettua kokoonpuristuvuuden määritelmää V V. = κv P P = P 0 = P. (b) Lämpölaajenemisesta johtuva säiliön tilavuuden muutos on

Differentiaali- ja integraalilaskenta

VASTAA YHTEENSÄ KUUTEEN TEHTÄVÄÄN

ln2, missä ν = 1mol. ja lopuksi kaasun saama lämpömäärä I pääsäännön perusteella.

Matriisilaskenta, LH4, 2004, ratkaisut 1. Hae seuraavien R 4 :n aliavaruuksien dimensiot, jotka sisältävät vain

Vastaukset. 1. kaksi. 3. Pisteet eivät ole samalla suoralla. d) x y = x e) 5. a) x y = 2x

[MATEMATIIKKA, KURSSI 9]

Tekijä Pitkä Matematiikka 11 ratkaisut luku 2

0, niin vektorit eivät ole kohtisuorassa toisiaan vastaan.

MAOL-pisteytysohje. Matematiikka lyhyt oppimäärä Kevät 2014

PERUSKOULUN MATEMATIIKKAKILPAILU LOPPUKILPAILU PERJANTAINA

802328A LUKUTEORIAN PERUSTEET OSA III BASICS OF NUMBER THEORY PART III. Tapani Matala-aho MATEMATIIKKA/LUTK/OULUN YLIOPISTO

A-osa. Ratkaise kaikki tämän osan tehtävät. Tehtävät arvostellaan pistein 0-6. Taulukkokirjaa saa käyttää apuna, laskinta ei.

Differentiaalilaskennan tehtäviä

Lukion matematiikkakilpailun alkukilpailu 2015

Muodostetaan vastinpituuksien välinen verrantoyhtälö ja ratkaistaan x. = = : 600

Matriisit, kertausta. Laskutoimitukset. Matriisikaavoja. Aiheet. Määritelmiä ja merkintöjä. Laskutoimitukset. Matriisikaavoja. Matriisin transpoosi

1. a) b) Nollakohdat: 20 = c) a b a b = + ( a b)( a + b) Derivaatan kuvaajan numero. 1 f x x x g x x x x. 3. a)

= 84. Todennäköisin partitio on partitio k = 6,

Huippu Kertaus Tehtävien ratkaisut Kustannusosakeyhtiö Otava päivitetty b) Kappaleet II ja III ovat likimain lieriöitä.

3.1 Lineaarikuvaukset. MS-A0004/A0006 Matriisilaskenta. 3.1 Lineaarikuvaukset. 3.1 Lineaarikuvaukset

Pistetulo eli skalaaritulo

MITTAAMINEN I. Käännä! matematiikkalehtisolmu.fi

Tehtävä 1. Jatka loogisesti oheisia jonoja kahdella seuraavaksi tulevalla termillä. Perustele vastauksesi

Jos olet käynyt kurssin aikaisemmin, merkitse vuosi jolloin kävit kurssin nimen alle.

Kenguru 2013 Student sivu 1 / 7 (lukion 2. ja 3. vuosi)

Matemaattisten Aineiden Opettajien Liitto MAOL ry Valtakunnallinen yhdeksännen luokan matematiikan koe

Koesuunnitelma Alumiinin lämpölaajenemiskertoimen määrittäminen

MAA7 7.2 Koe Jussi Tyni Valitse kuusi tehtävää! Tee vastauspaperiin pisteytysruudukko! Kaikkiin tehtäviin välivaiheet näkyviin! lim.

a) Arkistokatu ja Maaherrankatu ovat yhdensuuntaiset. Väite siis pitää paikkansa.

Integroimalla ja käyttämällä lopuksi tilanyhtälöä saadaan T ( ) ( ) H 5,0 10 J + 2,0 10 0,50 1,0 10 0,80 Pa m 70 kj

REAKTIOT JA ENERGIA, KE3. Kaasut

Betonimatematiikkaa

MATEMATIIKAN KOE, LYHYT OPPIMÄÄRÄ HYVÄN VASTAUKSEN PIIRTEITÄ

802328A LUKUTEORIAN PERUSTEET OSA III BASICS OF NUMBER THEORY PART III

Ratkaisuja, Tehtävät

Polynomi ja yhtälö Sievennä. a) 4a + 3a b) 11x x c) 9x + 6 3x. Ratkaisu a) 7a b) 12x c) 6x + 6

Betonimatematiikkaa

M 1 ~M 2, jos monikulmioiden vastinkulmat ovat yhtä suuret ja vastinsivujen pituuksien suhteet ovat yhtä suuret eli vastinsivut ovat verrannolliset

Pituus- ja pinta-alayksiköt. m dm cm mm. km hm dam m. a) neljän pienen kohteen pituus millimetreiksi, senttimetreiksi ja desimetreiksi

Kaasu 2-atominen. Rotaatio ja translaatiovapausasteet virittyneet (f=5) c. 5 Ideaalikaasun tilanyhtälöstä saadaan kaasun moolimäärä: 3

Lämpötila Lämpölaajeneminen Ideaalikaasu. Luku 17

Tehnyt 9B Tarkistanut 9A

MAA7 7.3 Koe Jussi Tyni Valitse kuusi tehtävää! Tee vastauspaperiin pisteytysruudukko! Kaikkiin tehtäviin välivaiheet näkyviin!

Matemaattisten Aineiden Opettajien Liitto MAOL ry. Valtakunnallinen yhdeksännen luokan matematiikan koe 2014

Lämpöoppia. Haarto & Karhunen.

Tehtävä 1. Oletetaan että uv on neliö ja (u, v) = 1. Osoita, että kumpikin luvuista u ja v on. p 2j i. p j i

Havainnollistuksia: Merkitään w = ( 4, 3) ja v = ( 3, 2). Tällöin. w w = ( 4) 2 + ( 3) 2 = 25 = 5. v = ( 3) = 13. v = v.

η = = = 1, S , Fysiikka III (Sf) 2. välikoe

Ch 12-4&5 Elastisuudesta ja lujuudesta

m h = Q l h 8380 J = J kg 1 0, kg Muodostuneen höyryn osuus alkuperäisestä vesimäärästä on m h m 0,200 kg = 0,

4) Törmäysten lisäksi rakenneosasilla ei ole mitään muuta keskinäistä tai ympäristöön suuntautuvaa vuorovoikutusta.

MATEMATIIKAN KOE. AMMATIKKA top asteen ammatillisen koulutuksen kaikkien alojen yhteinen matematiikka kilpailu. Oppilaitos:.

= 1 kg J kg 1 1 kg 8, J mol 1 K 1 373,15 K kg mol 1 1 kg Pa

( ) ( ) on nimeltään molekyylisironnan mikroskooppinen vaikutusala). Sijoittamalla numeroarvot saadaan vapaaksi matkaksi

5 Kertaus: Geometria. 5.1 Kurssin keskeiset asiat. 1. a) Merkitään suorakulmion sivuja 3x ja 4x. Piirretään mallikuva.

1. Yksiulotteisen harmonisen oskillaattorin energiatilat saadaan lausekkeesta

Matriisit, L20. Laskutoimitukset. Matriisikaavoja. Aiheet. Määritelmiä ja merkintöjä. Laskutoimitukset. Matriisikaavoja. Matriisin transpoosi

Tee konseptiin pisteytysruudukko! Muista kirjata nimesi ja ryhmäsi. Lue ohjeet huolellisesti!

MS-A0107 Differentiaali- ja integraalilaskenta 1 (CHEM)

TEHTÄVIEN RATKAISUT. Luku

Ideaalikaasut. 1. Miksi normaalitila (NTP) on tärkeä puhuttaessa kaasujen tilavuuksista?

Transkriptio:

KIINTEÄN AINEEN JA NESTEEN TILANYHTÄLÖT Lämpölaajeneminen Pituuden lämpölaajeneminen: l = αl o t lo l l = l o + l = l o + αl o t l l = l o (1 + α t) α = pituuden lämpötilakerroin esim. teräs: α = 12 10 6 1 K Pinta-alan lämpölaajeneminen: A = βa o t Ao A A = A o (1 + β t) β = 2α = pinta alan lämpötilakerroin A Tilavuuden lämpölaajeneminen: V = γv o t t o t V o V V = V-V o t = t-t o t > t o V = V o (1 + γ t) γ = 3α = tilavuuden lämpötilakerroin, esim. vesi: γ = 0,21 10 3 1 K kiinteille aineille γ=3α, α:n arvoja on taulukossa (MAOL s. 72-77 ). Huom! Veden poikkeava lämpölaajeneminen (Veden tilavuus V pienenee (tiheys kasvaa), kun lämpötila t nousee: 0 o C +4 o C) nesteille γ:n arvoja on taulukossa (MAOL s. 78-79). kaikille kaasuille tilavuuden lämpötilakerroin on γ = 1 1 273 K

Teht. 1. Osoita, että γ = 3α ja β = 2α. Todistus. Tarkastellaan kuutiota, a a + a jonka särmän pituus lämpötilassa t1 on a. Särmän pituus lämpötilassa t2 on a + a = a + α a(t 2 t 1 )a = a + α a t = a(1 + α t). Kuution tilavuus on alussa lämpötilassa t1 on V1 = a 3 ja lopussa lämpötilassa t2 kuution tilavuus on V 2 = [a(1 + α t)] 3 = a 3 (1 + α t) 3. Sovelletaan lausekkeeseen (1 + α t) 3 taulukon binomikaavaa: (a + b) 3 = a 3 + 3a 2 b + 3ab 2 + b 3 (MAOL s. 56). Kuution tilavuus lämpötilassa t2 on näin ollen V 2 = a 3 (1 + α t) 3 = a 3 [ 1 3 + 3 1 2 α t + 3 1(α t) 2 + (α t) 3 ] V 2 = a 3 (1 + α t) 3 = a 3 [ 1 + 3α t + 3(α t) 2 + (α t) 3 ] (*) hyvin pieniä Koska kiinteillä aineilla α on pieni (α ~ 10 6 1 K ), niin termit 3(α t)2 ja (α t) 3 ovat eo. yhtälössä erittäin pieniä, joten niitä ei tarvitse ottaa huomioon. Kuution tilavuuden lauseke (*) voidaan siis mittaustarkkuuden rajoissa kirjoittaa muotoon: V 2 = a 3 (1 + α t) 3 a 3 [ 1 + 3α t] eli V 2 = V 1 (1 + 3α t) (1) Toisaalta kuution tilavuus lämpötilassa t2 on V 2 = V 1 + = V 1 + γv 1 t V 2 = V 1 (1 + γ t) (2) Vertaamalla yhtälöitä (1) ja (2), todetaan, että γ = 3α. Lopuksi voidaan tehdä yleistys ja todeta, että kuutiolle johdettu tilavuuden lämpötila kerroin γ = 3α pätee kaikenmuotoisille (3- ulotteisille) kiinteille kappaleille yleisemminkin. t1 t2

Vastaavasti osoitetaan, että β = 2α. Tarkastellaan neliötä eri lämpötiloissa. t1 t2 a a + a Tarkastellaan neliötä lämpötilassa t1, jonka särmän pituus on a ja pinta-ala on A1 = a 2. Lämpötilassa t2 neliön särmän pituus on a + a = a + αa t. Lämpötilassa t2 neliön pinta-ala on A 2 = (a + a) 2 = (a + αa t) 2 A 2 = [a(1 + α t)] 2 = a 2 (1 + α t) 2 = a 2 [1 2 + 2 1α t + (α t) 2 ] (**) A 2 = a 2 [1 + 2α t + (α t) 2 ] (**) hyvin pieni Koska kiinteillä aineilla α on pieni (α ~ 10 6 1 K ), niin termi (α t)2 ja on eo. yhtälössä erittäin pieni, joten sitä ei tarvitse ottaa huomioon. Neliön pinta-alan lauseke (**) voidaan siis mittaustarkkuuden rajoissa kirjoittaa muotoon: A 2 a 2 (1 + 2α t ) (1) Toisaalta neliön pinta-ala lämpötilassa t 2 on A 2 = A 1 + = A 1 + βa 1 t A 2 = A 1 (1 + β t) (2) Vertaamalla yhtälöitä (1) ja (2), todetaan, että β = 2α. Lopuksi voidaan tehdä yleistys ja todeta, että neliölle johdettu pinta-alan lämpötila- kerroin β = 2α pätee kaikenmuotoisille (2-ulotteisille) tasokappaleille yleisemminkin.

Teht. 2. Metallilevyssä on pyöreä reikä. Miten reiän koko muuttuu, kun levyä lämmitetään? Ratkaisu. Kun kiinteä kappale laajenee, sen muoto säilyy kuten valokuvaa suurennettaessa (vrt. valokopiosuurennus). Näin ollen myös levyssä oleva reikä laajenee yhtä paljon kuin reiän kokoinen levy laajenisi. Reiällisen metallilevyn muoto siis säilyy lämpötilan noustessa tai laskiessa. Tarkastellaan neliötä, jonka sivu on 4a ja jossa ympyränmuotoinen reikä (säde a). A o 4a a 4a Levyn alkuperäinen pinta-ala A o = (4a) 2 πa 2 = 16a 2 - a 2 Reiällistä levyä aletaan lämmittää, jolloin sen uusi pinta-ala A = A o + A = A o + βa o t = A o + 2αA o t A = A o + 2α(16a 2 πa 2 ) t A = A o + 2α t(16a 2 πa 2 ) reiän ala levyn ala Levyn ala ja reiän ala kasvavat kuumennettaessa kumpikin yhtä paljon eli ne molemmat tulevat 2α t -kertaisiksi, joten reiällisen levyn muoto säilyy.

Teht. 3. Näsinneulan tornin korkeus on 120 m ja rakennusmateriaalina käytetyn teräsbetonin pituuden lämpötilakerroin on 1,2 10-5 1/ o C. Kuinka paljon näkötornin pituus muuttuu, kun lämpötila muuttuu -30 o C:sta + 30 o C:seen? Ratkaisu: l = αl t = 1,2 10 5 1 120 m 60 = 0,0864 m l 8,6 cm Vastaus: 8,6 cm. TAI: l = αl T = 1,2 10 5 1 120 m 60 K = 0,0864 m K l 8, 6 cm Teht. 4. Järvestä tuotiin kylmää vettä 62 litran terässäiliöön. Säiliö täytettiin ääriään myöten. Vedellä täytettyä terässäiliötä ruvettiin lämmittämään. Alkulämpötila oli +15 C ja loppulämpötila +74 C. Laske ylivaluneen veden määrä. Ratkaisu: Terässäiliö laajenee: V 1 = γv o t = 3 12 10 6 1 62 l (74 15) V 1 0,131688 l. Vesi laajenee: V 2 = γv o t = 0,21 10 6 1 62 l (74 15) V 2 0,76818 l. Vettä valuu yli V = V 2 V 1 = 0,76818 l 0,131688 l = 0,636492 l V 0,64 l. Vastaus: Vettä valuu yli 6,4 dl. TAI: V 1 = γv o T = 3 12 10 6 1 62 l 59K K V 1 0,131688 l jne t = 59 C, T = 59 K