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:
Cterm = 50 J/K
mvann = 0,15 kg
tstart = 40,0 °C
mbly = 0,57 kg
tbly = 20,0 °C
tbland = 38,0 °C
cvann = 4,18 kJ/(kgK)
(Den siste opplysningen henter vi fra fysikktabellen.)
Vi regner også ut temperaturendringene med det samme:
ΔTterm = 40,0 °C – 38,0 °C = 2,0 K
ΔTvann = 40,0 °C – 38,0 °C = 2,0 K
ΔTbly = 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:
Qbly = Qvann + Qterm
(Her er Qbly = cblymblyΔTbly og Qbly = cblymblyΔT. Men for termosen har vi oppgitt varmekapasitet for hele termosen slik at Qterm = CtermΔTterm. Se side 296 og eksempel 11.10.)
De er bare den spesifikke varmekapasiteten til bly, cbly, som er ukjent i energiregnskapet. Løs likningen med hensyn på cbly, sett inn og regn ut. Se også eksemplene 11.10 og 11.11.
b) Dersom en tar hensyn til varmetapet Qtap, får vi et nytt ledd i energiregnskapet:
Qbly + Qtap = Qvann+ Qterm
Løs likningen med hensyn på cbly, og undersøk hva som skjer med svaret dersom
Qtap > 0. Du kan enten analysere likningen du får, eller du kan prøve en selvvalgt verdi for Qtap.