Fizika feladatban tud valaki segíteni? (tudásbázis)
Tehát a víznek csökken az energiája, a jégnek a melegedéssel nő, az olvadással csökken. A rendszer össz energiája nem változik, tehát felírhatjuk:
-Qv+ Qj1 - Qj2 + Qj3 = 0
Az energia változások:
Víz(üdítő):
Qv = cv*mv*dtv = cv*mv**(t-tv) (kJ)
Itt dtv = (t-tv) a hőmérséklet változás, negatív szám lesz, tehát a víz energiája a hűtéssel csökken.
A jég energiaváltozása összetettebb, mert három szakaszból áll:
1. amíg a -10 °C-os jégből 0 °C-os víz lesz
Qj1 = cj*mj*tj (kJ)
2. Amíg a jég felolvad, és felszabadul az olvadáshője?
Qj2 = mj*L0 (kJ)
3. Amíg a 0 °C-os felolvadt "jégből" (immáron vízből) + 10 °C-os víz lesz.
Qj3 = cv*mj*(t-0) (kJ)
Vigyázat, ez utóbbinál már a víz fajhőjével kell számolni.
A hidrosztatikai nyomás:
ró*g*h
ahol:
ró: a folyadékoszlop sűrűsége (kg/m3)
g: a gravitációs gyorsulás (m/s2)
h: a folyadékoszlop magassága (m)
Ezt úgy loptam valahonnan, nem tudom jó-e.
mj = 16800/403000 = 0,0417 kg = 41,7 g jeget kell az üdítőbe tenni
p = F/A
F = m*g = (mü + mj)*g = (0,2 + 0,0417)*9,81 = 0,2417*9,81 = 2,371 N
a = 6 cm = 6*10⁻² m
b = 7 cm = 7*10⁻² m
A = a*b = 6*10⁻²*7*10⁻² = 0,0042 m²
p = 2,371/0,0042 = 564,52 Pa ≈ 0,564 kP lesz a nyomás a pohár alján a jégkockák behelyezése után
A nyomás a tömegtől függ, ez nem változik a hőmérséklet kiegyenlítődésével.
cv = 4,2 kJ/kgK, a víz fajhője
cj = 2,1 kJ/kgK, a jég fajhője
L0 = 340 kJ/kg, a jég olvadáshője
mv = 0,2 kg, a víz tömege
mj = ? , a jég tömege, ez a kérdés
tv = 30 °C, a víz hőmérséklete
tj = -10 °C, a jég hőmérséklete
t = 10 °C , a hűtött ital hőmérséklete
A hűtött ital tömege:
m = mv + mj
Na jó még ennyit:
g = 10 m/s2
ró = 1000 kg/m3
Levezetem:
Adatok
Üdítő
m1 = 0.2 kg
c1 = 4,2 kJ/kgK
t1 = 30 °C
Jég
m2 = ?
c1 = 4,2 kJ/kgK
t1 = -10 °C
Hűtött ital
m = m1 + m2
c = 4,2 kJ/kgK
t = 10 °C
Edény
a = 6 cm
b = 7 cm
V = 0,2 liter azaz 200 cm3
folyt köv. holnap
Ugyanannyi jég kell mint amennyi az üdítő.
c*m*t = c1*m1*t1 + c2*m2*t2
Hidrosztatikai nyomás
P = ró*g*h
ehhez ki kell számolni a h-t az edény magasságát.
h = V/(a*b)
Egy meleg nyári napon Peti anyukájával betér egy cukrászdába. Petinek egy 2dl-es téglalap alapú pohárba hozzák ki az üdítőt, Petinek nagyon tetszett a szokatlan alakú pohár, amely talpának egyik éle 6 cm, a másik 7 cm volt. A hőmérő az üzletben 30 ºC-ot mutatott.
„Sajnos elromlott a hűtőnk és az üdítőink az üzlet hőmérsékletére melegedtek fel, de tudok hozni –10 ºC-os jeget, azzal majd le lehet hűteni”, mondta a pincér.
Mennyi jégkockát kell az üdítőbe rakni, hogy az ital 10 ºC - ra hűljön le?
A jégkockák behelyezése után mekkora a folyadék nyomása a pohár alján?
A kialakult közös hőmérséklet után hány paszkál lesz ez a nyomás?
(A pohárral és a környezettel való termikus kölcsönhatástól, a hőmérsékletváltozással együtt járó térfogatváltozástól és a pohár falának vastagságától eltekinthetünk. Az üdítő fizikai jellemzőit vegyük azonosnak a vízével. )
(cj = 2, 1 ; cv = 4, 2 ; Lo = 340 . )
Kiegészítés!!! A 2, 1 és 4, 2 az KilóJoule per KilóGramm Celsius.
A 340 az Kilójoule per KilóGramm.
Sajnos ezt nem tudom hogyan kell a gépbe beírni.
Szóval ha valaki tudna segíteni, megköszönném. De ne csak az eredményt írja le lehetőleg, hanem levezetve. Köszönöm!!!