TLP052 Fysiikka 2 2. välikoe 18.4.2002 (HYV1SN) Tehtävien ratkaisut

TLP052 Fysiikka 2

2. välikoe 18.4.2002 (HYV1SN) Tehtävien ratkaisut

1. Kaasun tilavuus +20^oC:ssa on 1,6 l ja paine 110 kPa. Laske kaasun määrä mooleissa ja molekyylien lukumäärä.

kpl mol

mol nN

N

K mol Kmol

J

m Pa

RT n pV nRT pV

A

22 23

3 3 3

10 3 , 4 /

1 10 022 , 6 072 , 0

072 , 15 0 , 293 /

3143 , 8

10 6 , 1 10 110













 





 





 ^

(Yksi mooli sisältää Avogadron luvun NA osoittaman määrän molekyylejä) 2. Jääkaapin todellinen kylmäkerroin on 2,6. Jääkaapin lämpötila on +5 ^oC

ja huoneen lämpötila on +21 ^oC.

a) Kuinka monta prosenttia todellinen kylmäkerroin on maksimikylmäkertoimesta ?

b) Kuinka paljon jääkaappi kuluttaa sähköenergiaa, kun 3,0 l +21- celciusasteista maitoa jäähdytetään jääkaapin lämpötilaan ? Maidon ominaislämpökapasiteetti on 4,2 kJ/(kg K).

Q kJ W

kJ K

kg kgK

J T

cm Q b

T T

T W T

K T

K T

a

c h

c c

c

h c

c

6 76 , 2

8 , 196 16

0 , 3 ) /(

4200 )

% 15

% 375 100

, 17

6 , 2

375 , 16 17 278

294 278

6 , 2 )

max

























 















3. Varaukset Q1=+6 C ja Q2=+6 C ovat 10 cm päässä toisistaan. Niiden puoliväliin tuodaan testivaraus q=+2 C. Laske testivaraukseen

vaikuttavan voiman suuruus ja suunta.

C

Q₁6 Q₂ 6C

C q2

cm 10

N F₁43,2 N

F₂ 43,2 C

Q₁6 Q₂ 6C

C q2

cm 10

N F₁43,2 N

F₂ 43,2

Zeon PDF Driver Trial

www.zeon.com.tw

N N N

F F F

m N C C

C Nm r

q kQ F

m N C C

C Nm r

q kQ F

0 2 , 43 2 , 43

2 , ) 43

05 , 0 (

10 2 10 10 6

9

2 , ) 43

05 , 0 (

10 2 10 10 6

9

2 1

2 6 6

2 2 9 2

2 2

2 6 6

2 2 9 2

1 1











 



 







 



 















Voimat yhtä suuret, mutta vastakkaissuuntaiset, joten testivaraus pysyy paikallaan, eikä siihen vaikuttavalla voimalla ole suuntaa. Huom: Tähän tehtävään lipsahti

painovirhe, alkuperäinen tarkoitus ei ollut laittaa varauksia yhtä suuriksi  Huomasin mokan vasta kokeen aikana, joten ajattelin että antaa olla …

4. Kolme kondensaattoria, joiden kapasitanssit ovat C1=6,0 F, C2=4,0 F ja C3=8,0 F, on kytketty oheisen kuvan mukaisesti. Välille A-B kytketään 1,2 kV:n jännite. Laske

a) Kytkennän kokonaiskapasitanssi.

b) Kunkin kondensaattorin jännite.

a) C2 ja C3 ovat rinnan. Niiden yhteinen kapasitanssi on C23=C2 + C3 = 4F +8F =12 F. C23 on sarjassa C1:n kanssa:

F C

F F

C C C





 4

12 1 6

1 1

1 1

23 1













b) Jännite U=1,2 kV jakautuu sarjaan kytkettyjen kondensaattorien C1:n ja C23:n jännitteiden kesken U=U1+U23. Sarjaan kytketyissä kondensaattoreissa C1 ja C₂₃ on sama varaus Q=Q₁=Q₂₃. Rinnan kytketyissä kondensaattoreissa C₂ ja C3 on sama jännite.

V V

V U

U U U U

C V V C

C U CU

U C U C CU Q

400 800

1200 10 800

6

1200 10

4

1 3

2 23

6 6

1 1

23 23 1 1

















 



 















C1

C2

C3

A B

C1

C2

C3

A B

Zeon PDF Driver Trial

www.zeon.com.tw

Zeon PDF Driver Trial

www.zeon.com.tw