1. No category

FYSIIKKA (FY02): 2. KURSST: Lämpö
KOETEHTÄVIÄ
Petteri on 1-4 m korkean mäen päällä pulkan kanssa. Petterin ja pulkan yhteismassa on g1. kg.
Petteri lähtee levosta laskemaan alas mäkeä ja nopeudeksi mitataan mäen alaosassa 28km/h.
Laske Petterin ja pulkan
a) potentiaalienergian suuruus mäen päällä mäen araosaan nähden,
b) liike-energian suuruus mäen alla.
c) Mikä on vastusvoimien tekemän työn suuruus jouleina laskun aikana?
2.
3.
Kuorma-auton moottorin teho nopeudella 7O km/h on j.20 kW.
Laske polttoaineen kulutus 100 km kohti, kun polttoaineen lämpöarvo on
a6 MJ/kc eli yhdestä kilogrammasta porttoainetta saa energiaa 46 MJ.
Moottorin hyötysuhde on 27 %.
a) Terästangon pituus oli-15,0
oC:n lämpötilassa
30 metriä.
Laske missä lämpötilassa terästangon pituus olisi 14,4 mm suurempi.
Teräksen pituuden lämpötilakerroin on LZ.hO'6 L/K.
b) 300 litran terässäiliössä on 250 litraa metanolia 21oC:n lämpötitassa. Talvella säiliö on
-i-8 oC:n lämpÖtilassa. Laske terässäiliön tilavuuden suuruus ja metanolin määrä talveila.
Metanolin tilavuuden lämpötilakerroin on 1,20.L0-3 LlK.
4.
Foliopallon tilavuus on 5,0 lja sen sisällä olevan ilman paine on 1,013 bar.
Pallo viedään järven pohjaan 22 metrin syvyyteen. Laske
a) palloon kohdistuva kokonaispaine järven pohjassa
b) pallon tilavuus järven pohjassa, kun kaasun lämpötila pysyy koko ajan muuttumattomana.
5. Kiukaalle heitetään 1 dlvettä, jonka lämpötila on 10 oC.
a)
Kuinka paljon energiaa kuluu vesimäärän lämmittämiseen 100 oc:een?
b) Kuinka paljon energiaa kuluu, kun vesi, jonka lämpötila on 100 oc höyrystyy
samanlämpöiseksi vesihöyryksi?
c) Kuinka pitkä aika kuluu veden lämmittämiseen ja höyrystämiseen, kun kiukaan teho on
7,5 kW?
6. Kuuma alumiinikappale,
jonka massa on 210 g, upotetaan kalorimetrissä (täysin
suljettu ja lämpöeristetty astia) olevaan veteen. vesi, jonka massa on L,00 kg,
lämpenee 25,0 oC:sta 35,0 oC:een. Mikä oli kappaleen alkulämpötila?
Alumiinin ominaislämpökapasiteetri on
0,900[å
ja kalorimetrin
lämpökapasiteetti on 130 J/K.
KAANNA !!
7.
Termospullon pohjalla on 125 g erästä orgaanista ainetta lämpötilassa -j.9 oC. Sitä aletaan
lämmittää hitaasti sähkövastuksen avulla, ja lämpötilaa mitataan. Alla olevassa kuviossa on
esitetty tämä lämpötila t ("§Terpospultoon viedyn sähköenergian E (kJ) funktiona.
a) Määritä kuvaajasta aineen kiehumispiste ja sulamispiste.
b) Mitä aineelle tapahtuu vaiheessa @, tun kuvaaja on nouseva?
c) Kuinka paljon tarvitaan energiaa aineen höyrystämiseen?
d) Laske aineen ominaissulamislämpö.
o(
t
90
-a.i-ii-
80
+.i.+.i-
:i:fi:j/
.+.j-.i.-i-.
'i-i.i-i
-itl1'
1-t-r'j"
.i.-:.i-.
#
f-ii-i-
-i'-!-?-i
-i-5.?-i
"i'-i i-i
'? i T'i-
"ä-.ti-
'i-l'i-i"
1-l_I1-
-it-?'i-
.
:'-,l_!
t
1-?-i
-{"
-t-t.i-!-
-i.-ii"i'
.t
-i-!i-t-':-i i-t- i-i-i-i
,,'9#
f
-t.-i-:-J
ii:
i-i-i
-i.:-l-i-
i-i"'!-i-
j*i-t-
:-i-t
..t-f-:"r
?t,
10
1:fr
i-i +-i
iiF
;1fti-i
1
-i?-i'1-
.4-
E
GiiT
j ].
:-ö )i
]B )!
)0
KJ
*'10
[:l'li
i.-!i_.
-1U
8. Lämpöopin pääsäännöt.
9.
Jotkut oheisista kuvioista esittävät termodynaamisten koneiden periaatekaavioita.
Qr ja Qz ovat koneen ja lämpösäiliöiden välillä siirtyviä rämpömääriä.
Lämpösäiliöiden lämpötilat ovat Tr ja Tz (Tt> Tz).
*
In
I
ö-
til-**l
@
F-l"-l
Perustele, mikä kaavioista esittää
a) lämpövoimakonetta, b) lämpöpumppua, c) jääkaappia, d) kivihiilivoimalaa
e) vesivoimalaa, f) turvevoimalaa, g) ydinvoimaraa, h) tuulivoimalaa?
i) Mikä kaavioista on lämpöopin pääsääntöjen vastainen?
@
VrqJT^ UtrJe
c a)
@
€)
f .'
fi kJ ,6)
4§kJ c) -8r7bJ
,o7
e)
25"c
re«ircilctö: 2zzrC!
,b)
,< 3OO
,Q
11er..atvoLt: Z?8r3,9
§
6) q) 3,2 bqc
@
a) 38tJ
l6n
,{rl 23oLJ c)35c
6o'c
@
X
cl
a)
c)
.b) -
5o FJ
"t)
KJ. o??t F tPJ A
l':.* ,
f
'i
.
o
.01
238.A
. --1
Fs. of ?, t<tt?JA
lsoE
\
FYr tt K «* (FVoa): 2. Kus,ftr t : t-fine?
acT€ r-rt,+ vtÅ / Par ts,qlf vt-
r
c
7,
>§*r,
E,
h=
m=
a)
llm
-- 2P* = *,* f = 7,17?-.,,Q
,r\
tr- mlh = r'7
tP*f
lt
,q
Fb
lr)
'D
L
tk
I A.1t
§iJ
'
Å-,
#. tl rn
Itooo J =.-ll
?et
åJ
r4
rb
ännb s eT -ål ).(Z rT?.--?)'
-k - 2lroJ
l-
h-
c)
0 -T,l"lO
-
2, 1r
LJ x 4{
kJ-
€Mee,G(APeevllTe
Er r \A/ s Fk
W = FF E Er s 2150J- ll l7*t'1J
W§ -PG7it§7 J §-8700)
W§
- 3,7 EJ
v.' vn {rv s vot t-ll€ N r€ ts€H^ rYå.
FJ
R 6f/r
ll oo rTo(zl /V
F-Dp-+
E I
fft=3
L
'c..
l-1
OoTT.o,a,
N
O
H= 4c MJ
k7
Fl
§_= ?o knlh
§s;'tookrn
§
O,LT
Hn
F=
o
frtO €MeR G lA
(roLTTz,ltreerv LÅn?öi«va)
- E-o' Pt
vörvJu/+De
qHm
-
=
-
rm
n -- Pt
. rl''l
O+L
|
=
LH
nm
fn=
t
?rret=
?l-{
fn=
a
a
Ps
lHu
rn .§ 41,7 \
-
al
J
,1r,
t2o ooo \A/ ' loa oaa rn
O,*.
4G'loc
* §}ba
J. ru.
a3,6
4
"t
r--:=
q
{rr.
aQ = "/ ("at
at= ÅT
a,f,
a
I
14,+
-
4F.
-?
lo'm
12,t6t*.3am
At = |o'c
t - Ctr'<) § la"C
f
+ l5"C § ?o'C
Å = 4o'c t E 25'c
li'C
,tl Tee;r V= Vr(t+8a*)
V, s Vo (r +
s{^t)
Vt : Tao,l (, *3' tl'
Vt s
I
6' :-
(- tr
t - 2 t "4)
(r + ?.t2.tötå q-rlt) )
Y, = 7oo,! ( f -' l,4ol'[o')
V, 5= 2??tuTetr( .it4cT,\No Lt v^ = Y (t + |cot)
V=
3oo n
tso ]
(, r
lå.0.rä'å. (gr-O )
V*= 2Eo,l(t VL s
2.?8,i/-
o,oq63)
x
?38,Q,
@q)
f, !
f, § f" + f?h
l,o t3Åar + l@o
9.
11?
r-
D a lrot3
I n te bqr
L-.,-
t
7,il*.lin
+ 1tS 8lo Pq
fts l, o riÅqr + 2,ttala bqr
f, s 3,tat2Aa,r § :?,26ar
,a)
f,: trotS 6qr
f
= v*r<ro
( 6"'r stor1q)
:'.
fr= 3rt?t2 Åur'
( Tr = r^=T)
l^/
s !,ot3bq'r'Eol
= !ePz
3, r-t,
V2 å- ,§77/
-
k"
a,
q) lrle /errÄs orll § OtlT rerrr
s qtkl
q t.Q=OrfJ^3
'ts g'V:
toao*.qtJm3
€ toOoF- .qoool m?= arr')
Yvl?
OV - 7 o,:C
crn1\t
4,t?#c'o,t
=
=
I
= 77,atkJ F 3rl.J
,(t) Ar= r tn = åå 6o !J
b7
ot 1 k?
0
Ata = ?2G I.J /§ 73O LJ
c) O= Q,+Cl,
qs
P=
+fa-
\
u/
å
G)G
P
-
-L,
tA- ?q(cr
XCa,at ,{l
7,r //w
?csr+ t
)
\F*
,r- 3§t
§
i* @
7t0
X
tLr--2.
--->
lrtto)
åE,o T
310',
v€st
t/€Jl
AN
Ci= t7s J/K
r1/t tÅ pö €rv eR G ra
= VeOCN + k*tOetr-erKlN VArT^ANoff^nA
LÅt1 Pöetv€RGtA €tt
A tv H 3r,vr ,V LVovvTr^
'l'
e^
Cro
I
r-1
V€TI
O'
k*t
fr^, A\,, = CrffinAt + C-at
c^0ffi^,
(t.'t,) = at (c" rnv + Cr)
: 1. P)^.
t" '- t'r =
t"= +t + $,-\)$,ryr!9)
frrt
Cet
Å
L5
P
3§t oY r (rq ()'(- zra'c)(4,n
o,?oo
IL;
s
AcSr§?'C
*x
§
?c€r 'C
I'
l,vo k, + CI,tJa
LJ
oc
a, &to LH.
d
ku-'c -|
Tc0'c
--
6
90
80
70
60
50
40
30
2A
10
a) Kt€/{u11'§PtrTe 0N
I
svLAtlt-SPrSr€
§5
0rv
/
I
O,C
"c
,tt) Nerr€ rÅflP€Nee
AE =
c)
Å)
KJ
2,
=
4 7,7 LJ
SO bJ
m
IC
ot {
k) - §2r3l.J
2217
=§
JY
102
L?
0/
=
128
I.J 6,7kJ
tlt
_u_
*?
kx
t3o
^,
,-
g
FA
0
7-
il
L-:
Le Hf oo
-
€R t.s T€7Y§.fä §YJr€ €r{ t..r'lä
LAHPöT TLå € R OT T^.TO, TTUV^T
l. rÅÅiÅ;Mio fr p;)
-.ttsÄQweR GtAtv ^{wroJ
7\U= Or W
(l
^o.
s.f å r(e14
J o r"rrl
'
sn&t.vvä tÅn?önÅ;.eÅ
VOIHAN
V'+TKVTTÄVITV
3
SY.'T€€F'ITN
W
?t16nÅ rYö Tat §Y',rreerztA'
rG re N,e' rYti
e. P14§ÅÅrv"ö (a Pt)
I
^ LÅri Pdvo I nA Ko,V4-rrÄt J o lcÄ nuvTTArt
KAtr-e N OTT/In,l.w,fA tÅnnöw TYöFAI,
e t" otG Hn HOOÅL (trÅ R'^F€,v7r^A
..
tt*
/tl^ 7
- ra &H o DlrvnA firfr,ft^ Pn lof,€Jf,G
uvr:tvv rvip'r I
VÅ t+en nÄ N ev G R 6 lA i
-l(^rFkr T€ RrtoDYrv^/.lntJ:€r f Pof,€t/:tT
§uv*T.tvrvv^T Ko t4tt TAtAPArtvoA
^
,f€,f,fet(f{^
GM TROJttA (e rÄJäR;errvr) :rA.f\r^^
TG Rnoå'1NnA t'l t
t(JJ^
P
Ro
s
aa
t a
'a
l,
aa
fA,l,{^^hr?o
(s Po)
- ABr 6 Lu u:rrl§r^ Mo LLA P l'f r€Tri'
(Of §- 77:-/tsoc) Et Vot S.q.rvvrT^A
T*
P YE F4F4 IN;
å
LÄIFöoPIN PÄÄSÄÄnrMöT:
4 KrL: oPt, tPst aPs, sft
oPs :
NoLLAs PÅXsÅirvi-ä
a e Rl-rTe r:zsfä §YJr€€ rll-rJÅ
TaSAPAr
rYO
LÅ r't Pä-
T,L^ c t<o7 TAJo, TTuv*T
t3
t,>te
?. P,aäs4',arurä
-
Si7J Te€ rr
I
(l P.r\: :fl f§X;#",
N SlfÄeM€ RG IAN t-rvufqf
Au= e+W
a=
\n1 =
Wr
(m.+o t.r. Its(låo»
sY§Te Qll t, w TAI .rY.rre€
r
r-tr.f
ri
t rzrvvi
tim eö
.fvJreGMrrrv DA,
TEK€ mÅ Två'
S
.'
-r 1.r
re€
14l
N
It
AU
€ r I 11.
Åu= Cl + FAV
,tr'
A. PÅÅsÄÄ
(
iLL71.
- Vo to A^fV ILr/.At dTA €Rt TAVo
-f€ 7LÄ t s T^ LÅ tyPö vo t tl.l.IcoM€ ffi.
t)
Jo K,A HUv r?x t -§, K^, K€ rv orr^H rv.f A LÅ ry-r*tö rv T?ö rSt € t
vo^tDA RA K€rv}^^ eLt lr ŧr5(N
I t< t LIl K KUJA (rL= too/.) oN
HAtlDoTTo n uuJ
3
TaYD€tt,,VEN
Korv6 oN
\flsl
=
Q,
tlAt.l »oroM ]
T2
2)
/
'
Te.c n o Dy l..t.+A rr tJ tJJ,,q PRo, €ff€ rJJ,t
Y HA VX H €.frH*rv €rv tr? e r AA o N
K/vrerrÄ vtt.r I rYO FJt €Lt rkxlktr6/
sYt re€ H, tv € tv €Rc t,tA €t Vo toA
A Pt 6 FA^Ar t .f € tr§ I r>rä,cf,t.
("ra,€R6 (AN HvoNo M €fr,J€trl LAF"')
t-l Uv rTÅ
n!>
t-
t
Q,
A|NA
€Lt
W<e,
:
{}
3)
KA I K,(, Te RH o DY Nt^Atlr J€r
F Ro§e JJ, r suuv 7-Å vTvvAT Fo Hrt
TaSAPArrvoÅ
€SrN.
a
ta
a
la
o
'
I
!.ta
ly
a'a
aa
raa
2.t
,
- l<.tasv L€vtÄi katKkrÅLLc f,ÅtttöäN
RH o DY Na A 1.1l.ft,rJÄ P Ro,feJ"l€l6f+
K,{,ru^^
€ NTR o P t A (e a .t r+ RJ €J
4) f€
"Y-f)
€f, rH.
- HvJr€Ft{AR^ tcvtä)r.
3.
k.,l ,lctcl,lLLc vereep
--(rrs):
QK
(cl< = -2r+ttr"c) €t
votD*
r;äl4ryIg
A&§oLt)vrrt §TA Not LAf t{rer"r{
S.<*Vv
n(,-.-
fr^Å
Håx
Jos
I-
la
a
1 -,
OK /
?12
Tt
,,rv I(Hnx =l
r, A HooTarv?>l !
l9^
KA A v to
-
e
LÅneövotnlkov6
rV€ a ?T^^ fco R FC,{ H F{,qJTlÄ 4Ä t1 ?ö'TtLaJld T, tÅn rä'nÄ^RÄrv Q, , re ts€e
Ko
r7örv \1/= a, -Qa J^ (vovvrrält
11
rAAN tÅH?örtta^N
^Le
H;;r-.i,v q..
\
rt pä-
LÄ
LÅnträrunrpv
Efr-Y:o
@
,(r)
- Ko V€ .f tr erÅi ULKA t,f eN 7>ö rv w aVvt<a
t ä n pö Å AÅ € rr H a.fr.t tÅryFö Tt LAs r7l T
Lv ovv rTAe N Ko n tr e^ n P//r N LÅ rl ? ö'rtLaaN
Tt LÅn?örr ÅiRÅN q,.
..,
- KoMe tÅmYlrcrai J,f§ KvUHAtÄt4;rA
:
(f
,a
-'
t
1
1
I
I
.l
kr^rv'ro @ J Å)IFAA
c)
?
r'?
t
q KzNG Fot§w^ vt^kolJ€M TyöM Vt 'avuLLA
LÅnPöArq- H*rAr?^ {å rlq6}r(
\
^,fT^
e.ir't
mä*
a, LvoYvTTA€ rv ,<oR ke ^fl?,l;.N
(vlf tw uLFaPuotGu€
åÄ n?å'T lLi,t /V )
H
voM€ e.r €€N) LÅ nrö H
ÅÅeinr
Q, s q+\^/.
-r ', kore ,rut Jäå t4bvtÅÄ Kyrrri*
JÅ l(t;1i'rr
,3
r)
k*rew
Ktvt H ltuvotnAtA
o
- L); frPö nuvT€Tl/{N n € EAAMT t € FJ t
e N€R 6 tÄ Fs r t{öy R-YTUP GUNtLL^l
JotrA o^/ tÅF-?ärrotr'l^KoMe
.
(rer.
a)-Ko HrÅ).
Et ntrÅÅN KA^vto
€)
v € s t vo t r1,q LA € t
Ht M€ ,V troM€
-
oL(. r€ R r, 0 Dytv^Å-
TuRtl6Voln^tut
Kf/\VrO
{)
Ve§tVorHALÅ
Tv RV7VOTHALA Otv LA r-PöVotn4rorc€,
Jo J.fro tÅ n eö .t ll atYY Ka Rtrc^ H .{.A,TTA
__-; :
La H Pö r tLA.r r^ n x-TALl-n el.lM
(v«t, al- t.o urTt J,t d) - KoH" )-
-.'-,.'.-1-.'i
t
:.
kaAvto C Yollvvo t nAL.^
?)
YDttvvo t nA L^ aM t^År.PöVott'l(Ko r{e t J o.tt i tÄ t-lPö suR.r"y
Ko R K e4nn 4sTA LA n PoT tt*,r.tT^
Hl+T;a.LAT].fAAI,T-
(vRe
o)-
, J) - J,r f) - Ko HD^, )
" yDtNYo ttAL-A oN ,fUUKl VeD€NKetftu"
l{
E t t4 I
h)
l'
kÅnA/
"
K,+Avt0
a TvV Ll VO I r1l,{ La
l4r Me
1
^t
Tuu Ltvo
I
fl^LA
er ot€ reRnoDYN//-
FoMG
E_*evror _@ "t,^ @
tÅneöop r xt 2. f
ÄÅSÅÅUtrtöW
HvKA^ N .J. c LLA, .r r^ LÅ n Pö vo tf'1^Kotv€r.^t J o trA nVV rr^ t.f / karF€A/
O TrA HAv.f^ tÅ H 11ö N Ty ö frr
/
tJ-AJtAt
€ t Vo t»A A*lr€ N7^^ €( t
I KtL tt K f UJ A oN H N12 sTTo tltttl.f .
kA^vroJJÅ @ oN Tot'eN' LAJ,V
tk,Ltt(I<vJ/. €Lt YHDettä LÅnPösA'lLl ö'Ltl. Totntv+ Yove, JotvFÅ
HyöTY.fuHc-c I s too/. (riYDeLLt^
rceN Fo N e). \*
I
I
1
I
l<.<Avto @ oN Ytveit tÄt1 Pö'o?tN
2. e )'iÅSiÅ N Nä A/ VÅ tTltl/e N( lro t l<A
ineci SneTYY tr,f€tTj/+N ÅtNA
/<o R r CanHl .m^ tI HPör lLal'rrt
nefauttl?,,t/ lY, € t Ko ttsAåN ?ÅtN-.
v{f ro t trf. tra I t<Ft T€Rrt o DYMia r-l lJer
vv^/ ?)t vTv v^T tso i+rl r^rå? r+t,Vo^ 6tl
tÅt<Pö rta.r CRoT r^tro lrtU {^7.
?
ca f,ۤf
,T
.f
l'§