Repetisjonsoppgaver kapittel 5 løsningsforslag

Like dokumenter
Løsningsforslag til ukeoppgave 6

Løsningsforslag for øvningsoppgaver: Kapittel 7

Kap. 1 Fysiske størrelser og enheter

Løsningsforslag til ukeoppgave 7

T L) = H λ A T H., λ = varmeledningsevnen og A er stavens tverrsnitt-areal. eks. λ Al = 205 W/m K

A 252 kg B 287 kg C 322 kg D 357 kg E 392 kg. Velg ett alternativ

KJ1042 Øving 3: Varme, arbeid og termodynamikkens første lov

Løsningsforslag til midtveiseksamen i FYS1001, 26/3 2019

Løsningsforslag til midtveiseksamen i FYS1001, 19/3 2018

Termofysikk: Ekstraoppgaver om varmekapasitet for gasser og termodynamikkens 1. lov uke 47-48

- Kinetisk og potensiell energi Kinetisk energi: Bevegelses energi. Kinetiske energi er avhengig av masse og fart. E kin = ½ mv 2

Repetisjonsoppgaver kapittel 0 og 1 løsningsforslag

Faglig kontakt under eksamen: Navn: Anne Borg Tlf BOKMÅL. EKSAMEN I EMNE TFY4115 Fysikk Elektronikk og Teknisk kybernetikk

UNIVERSITETET I OSLO

TFY4104/TFY4115 Fysikk Eksamen 6. desember Lsningsforslag Oppgave 1 { 25 Mekanikk

Fakultet for teknologi, kunst og design Teknologiske fag. Eksamen i: Fysikk for tretermin (FO911A)

Fysikkolympiaden Norsk finale 2019 Løsningsforslag

Løsningsforslag til eksamen i FYS1000, 13/6 2016

Løsningsforslag. for. eksamen. fysikk forkurs. 3 juni 2002

HØGSKOLEN I STAVANGER

HØGSKOLEN I SØR-TRØNDELAG

Løsningsforslag til eksamen i FYS1000, 14/8 2015

Løsningsforslag til eksamen i FYS1000, 15/8 2014

SAMMENDRAG AV FORELESNING I TERMODYNAMIKK ONSDAG

Folkevandringstelling

Løsningsforslag for øvningsoppgaver: Kapittel 6

Fuktig luft. Faseovergang under trippelpunktet < > 1/71

Termisk fysikk består av:

UNIVERSITETET I OSLO

EKSAMENSOPPGAVE I FYS-0100

DET TEKNISK-NATURVITENSKAPELIGE FAKULTET

Repetisjonsoppgaver kapittel 4 løsningsforslag

KJ1042 Øving 5: Entalpi og entropi

UNIVERSITETET I OSLO

Både besvarelsene du leverer inn og det du gjør underveis blir vurdert. (Gruppe 1 starter med oppgave 1, gruppe 2 starter med oppgave 2 osv.) 10.

Arbeid = kraft vei hvor kraft = masse akselerasjon. Hvis kraften F er konstant og virker i samme retning som forflytningen (θ = 0) får vi:

Løsningsforslag til eksamen i FYS1000, 16/8 2013

Løsningsforslag til øving 10

FORELESNING I TERMODYNAMIKK ONSDAG Tema for forelesningen var studiet av noen viktige reversible prosesser som involverer ideelle gasser.

Termodynamikk ΔU = Q - W. 1. Hovedsetning = Energibevarelse: (endring indre energi) = (varme inn) (arbeid utført)

Manual til laboratorieøvelse Varmepumpe

Eksamen i FYS Oppgavesettet, inklusiv ark med formler, er på 7 sider, inkludert forside. FAKULTET FOR NATURVITENSKAP OG TEKNOLOGI

Løsningsforslag til ukeoppgave 4

Løsningsforslag til ukeoppgave 8

Termodynamiske grunnbegreper

Fysikkolympiaden 1. runde 26. oktober 6. november 2015

FYSIKK-OLYMPIADEN

2,0atm. Deretter blir gassen utsatt for prosess B, der. V 1,0L, under konstant trykk P P. P 6,0atm. 1 atm = 1,013*10 5 Pa.

Fysikkolympiaden Norsk finale 2017

Løsningsforslag eksamen TFY desember 2010.

FYSIKK-OLYMPIADEN

Løsningsforslag Øving 2

A) 1 B) 2 C) 3 D) 4 E) 5

Impuls, bevegelsesmengde, energi. Bevaringslover.

Fysikkolympiaden 1. runde 31. oktober 11. november 2011

Løsningsforslag til midtveiseksamen i FYS1000, 17/3 2016

Løsningsforslag for øvningsoppgaver: Kapittel 4

Eksempler og oppgaver 9. Termodynamikkens betydning 17

DEL 1 Uten hjelpemidler

Stivt legemers dynamikk

Carl Angell, Eirik Grude Flekkøy og Jostein Riiser Kristiansen

Oppsummering av første del av kapitlet

UNIVERSITETET I OSLO

EKSAMEN I EMNE TFY4125 FYSIKK

Løsningsforslag til ukeoppgave 10

Q = ΔU W = -150J. En varmeenergi på 150J blir ført ut av systemet.

UNIVERSITETET I OSLO

Fysikkolympiaden 1. runde 27. oktober 7. november 2008

Faglig kontakt under eksamen: Navn: Truls Gundersen, Energi og Prosessteknikk Tlf.: (direkte) / (mobil) / (sekretær)

Oppgave 1. Svaralternativer. Oppgave 2. Svaralternativer

Fasit eksamen Fys1000 vår 2009

LØSNINGSFORSLAG, KAPITTEL 2

TFY4106 Fysikk. Institutt for fysikk, NTNU. Test 5.

Manual til laboratorieøvelse. Solfanger. Foto: Stefan Tiesen, Flickr.com. Versjon:

NY Eksamen 1T, Høsten 2011

UNIVERSITETET I OSLO

«Oppdrag vannenergi»

Midtveis hjemmeeksamen. Fys Brukerkurs i fysikk Høsten 2018

Løysingsframlegg kontinuasjonseksamen TFY 4104 Fysikk august 2011

TFY4102 Fysikk. Institutt for fysikk, NTNU. Løsningsforslag til øving 12.

UNIVERSITETET I OSLO

EKSAMEN. EMNE: FYS 119 FAGLÆRER: Margrethe Wold. Klasser: FYS 119 Dato: 09. mai 2017 Eksamenstid: Antall sider (ink.

EKSAMENSOPPGAVE. MNF-6002 Videreutdanning i naturfag for lærere, Naturfag trinn 2. Kalkulator Rom Stoff Tid: Fysikktabeller (utskrift)

NTNU Institutt for Termisk Energi og Vannkraft

9) Mhp CM er τ = 0 i selve støtet, slik at kula glir uten å rulle i starten. Dermed må friksjonskraften f virke mot venstre, og figur A blir riktig.

TFY4106 Fysikk. Institutt for fysikk, NTNU. Test 3.

Newton Camp modul 1190 "Luftige reiser, Newton-camp Vest-Agder 2015"

EKSAMEN I FAG TEP4125 TERMODYNAMIKK 2 måndag 15. august 2011 Tid:

UNIVERSITETET I OSLO

Institutt for fysikk. Eksamen i TFY4106 FYSIKK Torsdag 6. august :00 13:00

FYSIKK-OLYMPIADEN Andre runde: 2/2 2012

Fysikk for ingeniører. 11. Termiske egenskaper. Løsninger på blandede oppgaver. Side 11-1

Kap. 8 Bevegelsesmengde. Kollisjoner. Massesenter.

Breivika Tromsø maritime skole

Løsningsforslag til eksamen i FYS1000, 12/6 2017

LØSNINGSFORSLAG EKSAMEN FYS119 VÅR 2017

Løsningsforslag til eksamen i FYS1000, 19/8 2016

UNIVERSITETET I BERGEN Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet. Obligatorisk innlevering 3 i emnet MAT111, høsten 2016

LØSNINGSFORSLAG EKSAMEN TEP 4120 TERMODYNAMIKK 1 Tirsdag 9. desember 2008 Tid: kl. 09:00-13:00

Løsningsskisse EKSAMEN i FYSIKK, 30. mai 2006

Transkript:

Repetisjonsoppgaver kapittel løsningsforslag Termofysikk Oppgave 1 a) Fra brennkammeret overføres varme til fyrkjelen, i henhold til termofysikkens andre lov. Når vannet i kjelen koker, vil den varme dampen (med høy indre energi) gjøre et arbeid på stempelet i sylinderen. Den indre energien til dampen vil da bli noe redusert, i henhold til termofysikkens første lov, men sylinderen tilføres stadig ny, varm damp fra fyrkjelen. Stempelet vil derfor kunne skyves ut igjen og igjen, og slik drive svinghjulet så lenge det er fyr i brennkammeret og vann i kjelen. b) nergien vannet maksimalt kan tilføres fra én brenselstablett, er lik massen til tabletten ganger brennverdien. 4, 6 1 kg 1, 1 J/kg 1, 1 J,1 MJ c) ffekt er energi per tid, og vi regner ut P t 1, 1 J 1 6 s 1,78 1 W,17 kw d) i regner starttemperaturen om til grader celsius: T K 7 K C Siden vannets kokepunkt er 1 C, må vi øke temperaturen med T K. Legg merke til at vi kan gå til kelvin i differansen fordi de to temperaturskalaene har samme inndeling mellom gradene. i regner ut energien som trengs for å koke, kg vann ved å ta produktet av vannets varmekapasitet, vannets masse og temperaturøkning. 4, 1, 1 1 J/(kg K), kg K J Nå kan vi regne ut tiden det tar før vannet begynner å koke. P t t P 1, 1 J 1,78 1 W 64 s 1 min 1

e) irkningsgraden er definert som nyttig energi delt på tilført energien. For å regne ut arbeidet dampmaskinen kan utføre, altså den nyttige energien, må vi ta produktet av virkningsgraden og den tilførte energien. W tilført, 6, 1, 1 J 6 1 J 6,kJ f) Dampmaskinen hever loddet 8 cm. Arbeidet dampmaskinen, gjør svarer til økningen i loddets potensielle energi: W P, kg 9,81m/s,8 m 4,169 J mgh Dette er det nyttige arbeidet, og vi kan regne ut virkningsgraden til dampmaskinen: nyttig tilført 4,169 J 1, 1 J, 1, Kommentar: irkningsgraden ville nok vært høyere med et lettere lodd; damptrykket er ikke høyt nok til å dytte rundt svinghjulet med så tung vekt.

Oppgave Lufta i stekeovnen din består nesten bare av toatomige gasser. a) Den indre kinetiske energien for en toatomig gass er gitt ved UK kt. Her er k boltzmannkonstanten. -tallet i brøken viser at det er frihetsgrader i den indre kinetiske energien for toatomige gasser. Tre av frihetsgradene er knyttet til rettlinjet (translatorisk) bevegelse. Dette er frihetsgrader også enatomige gasser har. De to siste frihetsgradene kommer fra molekylets rotasjon og fra molekylets vibrasjon, se figur - på side 1. Dette er frihetsgrader enatomige molekyler ikke har. b) Formelen fra oppgave a viser at den indre kinetiske energien er proporsjonal med temperaturen. Når vi dobler den indre kinetiske energien, må vi også doble temperaturen: 9 K 86 K. c) Her er det fristende å begynne å regne ut tallsvar, men vi skal se på en løsning som gir mye enklere regning, blant annet fordi vi slipper å ta hensyn til at gassen i ovnen består av flere gasser (i hovedsak N og O ). i tar utgangspunkt i eksempel - på side 1. i begynner med å finne en sammenheng mellom temperaturen i gassen og molekylenes gjennomsnittsfart. Fra punkt a husker vi at farten, altså den rettlinjede bevegelsen, til molekylene er knyttet til av de frihetsgradene. Dermed er den gjennomsnittlige kinetiske energien til et molekyl av den indre kinetiske energien. Med formler får vi denne sammenhengen: 1 mv UK kt i uttrykker temperaturen som en funksjon av farten: 1 m T v k 1 m I utgangspunktet er temperaturen T v 9 K. k i setter den nye farten v v inn i uttrykket for temperaturen. 1 m 1 m 1 m T v v 4 v 4T k k k 4 9 K 117 K 1,17 1 K Kommentar: Dette svarer til omtrent 9 C, som neppe er mulig å oppnå i en vanlig stekeovn. d) Det absolutte nullpunktet er utgangspunktet for kelvinskalaen, og temperaturen ved det absolutte nullpunktet er K. Temperatur er et mål på den gjennomsnittlige kinetiske energien til molekylene i et stoff. Det er ikke mulig å stå stillere enn stille, og det finnes altså ikke temperaturer lavere enn K.

Oppgave a) olumet av en sylinder med høyden h og radiusen r er gitt ved πrh. i løser med hensyn på høyden for å regne ut hvor langt stempelet må trekkes ut. h π r 6 ml 6 1 dm π cm π dm 1, 4,14,9744 dm 9,7 cm b) Noe varme går til omgivelsene, men kompresjonen går over såpass kort tid at prosessen er tilnærmet adiabatisk ( Q ). Arbeidet vi gjør på systemet, er positivt. i bruker termofysikkens første lov: U Q W W, og den indre energien øker. Merknad: Siden trykket ikke er konstant, kan vi ikke bruke sammenhengen W P. c) olumet og temperaturen er konstant. Altså er trykket proporsjonalt med stoffmengden gassmolekyler i systemet. Når gassmolekyler pumpes ut, faller trykket i systemet. d) Fra modellen for sammenhengen mellom trykk, volum og temperatur i en gass finner vi stoffmengden n uttrykt ved trykket, volumet og temperaturen: n P RT I dette uttrykket er hele brøken RT konstant og stoffmengden er proporsjonal med trykket. i regner ut stoffmengden n i utgangspunktet og trenger n P RT 6 6 1 m 8,1 J/(K mol) 9 K 11, 1 Pa, 496 1 mol 1 Det nye trykket P P og vi kan regne ut den nye stoffmengden. 1 1 1 1 n P P P n RT RT RT 1 1 ml 1 dm 1 m 6. Nå kan vi finne ut hvor stor stoffmengde som forlater systemet ved å se på differansen mellom stoffmengden før og etter vi pumper ut lufta. 1 1 n n n n n 1 Nå kan vi regne ut hvor mange molekyler denne stoffmengden svarer til. 4

1 Antall molekyler n 1,496 1 mol 6, 1 molekyler/mol 7,1 1 molekyler 7, 1 molekyler