Varmelære | Fysik B

Her finder du en opgave, som er skrevet i Fysik B, der besvare en række opgaver om emnet varmelære (termodynamik). Opgaven kommer blandt omkring varmeformlen, idealgasligningen, tyngdeformlen og opdriftsformlen.

Indhold

V.14. Afkøling af naphtalen
Et bægerglas med 105 g varm naphtalen stilles til afkøling. Grafen viser, hvordan temperaturen af naphtalen afhænger af tiden.
a) Hvad er smeltepunktet for naphtalen?
b) Hvorfor krummer kurven i tidsrummet I og III?
c) Bestem den effekt, hvormed bægerglasset med naphtalen afgiver energi til omgivelserne under størkningen. Naphtalens specifikke smeltevarme er 150 J/g.
V.19. Dykkerflaske
En dykker bruger dykkerflasker til sin luftforsyning under vandet. Hver dykkerflaske er en stålbeholder, som rummer 7,2 L. Før brug pumpes atmosfærisk luft ind i flasken, så trykket i flasken er 20,2 MPa ved 20 °C. Lufts molar masse er 29,0 g/mol.
a) Hvad er massen af luften i en dykkerflaske, når den er fyldt med luft og klar til brug?
Under dykningen forbruger dykkeren på et minut 35 L luft ved trykket 0,10 MPa og temperaturen 20 °C.
b) Hvor længe kan dykkeren opholde sig under vand, når han er forsynet med to dykkerflasker?
Massen af en tom dykkerflaske er 7,5 kg, og ståls densitet er 7,9 kg/L. En dykker befinder sig helt nede i vandet.
c) Bestem størrelse og retning af den kraft, hvormed en dykkerflaske påvirker dykkeren, når flasken er tom.
Bestem størrelse og retning af den kraft, hvormed en dykkerflaske påvirker dykkeren, når flasken er fuld.
V.20. Naturgaslager
Naturgasnettet er med til at gøre Danmark uafhængig af energi fra andre lande. Med til nettet hører to store underjordiske lagre i henholdsvis Himmerland og Vestsjælland, som kan anvendes, hvis produktionen fra Nordsøen af en eller anden grund skulle sætte ud.
I vinterhalvåret bliver der brugt over dobbelt så meget naturgas som i sommerhalvåret, så der kan også være behov for at supplere naturgasproduktionen med gas fra lagrene.
Et underjordisk naturgaslager med rumfanget 1,5 ∙ 106 m3 indeholder gas ved temperaturen 8 °C og trykket 11,0 MPa.
a) Beregn gassens masse.
Lageret fyldes ved at pumpe gas fra naturgasnettet ind i lageret. Pumpen overfører 2,4 m3 gas pr. sekund fra naturgasnettet, hvor temperaturen er 8 °C og trykket 8,1 MPa. Når lageret er fyldt op, er gastrykket 20 MPa og temperaturen 50 °C.
b) Hvor lang tid varer det at fylde gaslageret?
Danmarks årlige energiforbrug til opvarmning er 230 PJ.
c) Hvilken brøkdel (i pct.) af Danmarks årlige energiforbrug til opvarmning udgør energiindholdet af gassen i lageret?
V.21. Luftskib
Et luftskib med rumfanget 1330 m3 er fyldt med helium. Trykket både indenfor og udenfor er 101,3 kPa, og temperaturen er 19 °C. Heliums molar masse er 4,0 g/mol, mens den for luft er 29,0 g/mol.
a) Hvad er massen af helium i luftskibet?
b) Hvor stor er opdriften på luftskibet?
Grafen viser, hvordan densiteten af den atmosfæriske luft afhænger af højden over overfladen. Luftskibet stiger nu op til en vis højde, hvor det holder sig svævende. Luftskibets masse uden helium er 1320 kg.
c) Find svævehøjden.