Løsninger til Opgaver i fysik A-niveau Fysikforlaget ... - szymanski spil

Løsningerne er hentet på www.szymanskispil.dk
Opgave V8 side 11: Forsøg med hårtørrer
a) Effekten kan bestemmes ud fra kendskabet til to af de tre størrelser strøm, spændingsfald og
resistans. I dette tilfælde kendes de to sidste, og dermed bliver:
2
2
U
U ( 230V
)
P R 44,
083333
44
R
P 1200W
2
b) Formlen er oplyst i opgaven, så farten skal blot isoleres, og så skal man sørge for at indsætte
størrelserne i passende enheder, dvs. kvadratcentimeter skal omregnes til kvadratmeter:
2
F A
v v
F
A
0,
184N
kg
4
2
0,
93 11,
9 10
m
3
m
m m
12,
8942 12,
9
s s
c) På 1 sekund vil luftmængden nå at bevæge sig 12,9m, dvs. at den mængde luft, der passerer
gennem hårtørreren pr. sekund, kan bestemmes som den mængde luft, der befinder sig i en
cylinder med længden 12,9m og grundfladearealet givet ved rørets tværsnitsareal.
V
A
l
mluft luft luft luft cylindergrundflade
cylinder
kg
4
2
0,
93 11,
9 10
m 12,
8942m
0,
01427kg
3
m
Effekten fra hårtørreren går både til at varme luften op og give den fart på, men da
temperaturen netop er et udtryk for luftmolekylernes gennemsnitlige kinetiske energi, indgår
bidraget fra den kinetiske energi af luftmængden betragtet som én partikel i
temperaturberegningen (med et meget lille bidrag).
Da hårtørreren på 1 sekund omdanner 1200J, har man så:
E
1200J
J kJ
E m c T
c
1001,
1004 1,
00
m T
0,
01427kg
104 20 C
kg
K kg
K
Opgave V9 side 11: Bageovn
a) Effekten er defineret som den omsatte energimængde pr. tid, og da den elektriske effekt og
tiden er kendt, kan man altså finde den omsatte elektriske energi:
Eomsat
3
P Eomsat Pt 2,0 10 W 5,0 60s 600000J 0,60MJ
t
b) Temperaturen T som funktion af tiden t fra bageovnen tændes er: T 471C 450C
e
(Ved indsættelse af t = 0 ses det, at ovnens temperatur er 21 grader celsius fra start).
Tiden det varer at opvarme til 200°C bestemmes:
1
0,042min t
200C 471C 450C
e
1
0,042min t200C471C
e
450C
1
200C471C 0,042min t ln
450C
200C471C ln
450C t
12,0744943min 12,1min
1
0,042min
at