11.21

a) Tegn en figur som viser med vann og blylodd. Skriv på alle opplysningene som er gitt. Her er det ganske mange opplysninger, så det beste er å lage en liste ved siden av figuren og bare sette størrelsessymbolene på figuren. Bruk indekser for å holde størrelsene fra hverandre, for eksempel slik:

C_term = 50 J/K
m_vann = 0,15 kg
t_start = 40,0 °C
m_bly = 0,57 kg
t_bly = 20,0 °C
t_bland = 38,0 °C
c_vann = 4,18 kJ/(kgK)
(Den siste opplysningen henter vi fra fysikktabellen.)

Vi regner også ut temperaturendringene med det samme:

ΔT_term = 40,0 °C – 38,0 °C = 2,0 K
ΔT_vann = 40,0 °C – 38,0 °C = 2,0 K
ΔT_bly = 38,0 °C – 20,0 °C = 18,0 K

For å løse oppgaven setter vi opp energiregnskapet:

mottatt varme = avgitt varme

Her ser vi at vannet og termosen har avgitt varme til blyloddet. Da blir energiregnskapet:

Q_bly = Q_vann + Q_term 

(Her er Q_bly = c_blym_blyΔT_bly  og Q_bly = c_blym_blyΔT. Men for termosen har vi oppgitt varmekapasitet for hele termosen slik at Q_term = C_termΔT_term. Se side 296 og eksempel 11.10.)

De er bare den spesifikke varmekapasiteten til bly, c_bly, som er ukjent i energiregnskapet. Løs likningen med hensyn på c_bly, sett inn og regn ut. Se også eksemplene 11.10 og 11.11.

b) Dersom en tar hensyn til varmetapet Q_tap, får vi et nytt ledd i energiregnskapet:

Q_bly + Q_tap = Q_vann+ Q_term

Løs likningen med hensyn på c_bly, og undersøk hva som skjer med svaret dersom
Q_tap > 0. Du kan enten analysere likningen du får, eller du kan prøve en selvvalgt verdi for Q_tap.