Tehtävät

2021-11-09T07:49:52+02:00

L1. Lämpötila
L2. Lämpölaajeneminen
L3. Pituuden lämpölaajenemiskerroin
L3. Pituuden lämpölaajenemiskerroin: teoriaa
L4. Kaksoismetalli
L5. Pultinkatkaisija
L6. Nesteen lämpölaajeneminen
L7. Kaasun lämpölaajeneminen
L8b. Lämpötilaerojen tasoittuminen (laskut)
L10. Lämpötilaerojen tasoittuminen
L9. Ominaislämpökapasiteetti
L9. Ominaislämpökapasiteetti: laskut
L10. Lämmön siirtyminen 1
L11. Lämmön siirtyminen 2
L12. Sulamislämpö
L13. Sulamispiste

Palaa pääsivulle: Fysiikka 8

L3. Pituuden lämpölaajenemiskerroin: teoriaa

2020-04-05T09:16:32+03:00

Pituuden lämpölaajenemiskerroin [[$ \alpha $]] kertoo, kuinka paljon kiinteän kappaleen pituus muuttuu, kun lämpötila muuttuu yhden kelvinin (tai yhden Celsius-asteen) verran.

[[$$ \alpha=\frac{\Delta l}{l_0 \cdot \Delta T} $$]]
[[$ l_0 $]] = kappaleen pituus ennen muutosta
[[$ \Delta l =l_1-l_0 $]] = pituuden muutos
[[$ \Delta T = T_1 -T_0 $]] = lämpötilan muutos

Kiinteiden aineiden kertoimia on oppikirjan taulukossa sivulla 180–181.

kupari	[[$ 0,000 017 \frac{1}{\rm{K}} $]]
rauta	[[$ 0,000 012 \frac{1}{\rm{K}} $]]
alumiini	[[$ 0,000 023 \frac{1}{\rm{K}} $]]

Meidän mittauksemme ei ollut kovin tarkka, mutta metallit saatiin ainakin oikeaan järjestykseen.

L9. Ominaislämpökapasiteetti: laskut

2021-02-25T07:33:40+02:00

Kun vettä mitataan 400 ml, veden massa [[$ m= 400 \,\rm{g} = 0{,}4\,\rm{kg} $]]
Veden lämpötila ennen sekoittamista: [[$ T_1= 15{,}4\,{}^\circ\rm{C} $]]
Veden lämpötila erojen tasoittumisen jälkeen: [[$ T_2= 36{,}9\,{}^\circ\rm{C} $]]

Kappaleen luovuttaman lämpöenergian määrä on sama kuin veden saama energia.
Laske veden lämpötilan muutos:
[[$ \Delta T = T_2-T_1 = (36{,}9 - 15{,}4 ) \,{}^\circ\rm{C}= 21{,}5\,{}^\circ\rm{C}=21{,}5\,\rm{K} $]]
Muista: lämpötilan muutos on celsius-asteina ja kelvineinä yhtä suuri. Älä silloin lisää tai vähennä 273:a.

Veden ominaislämpökapasiteetti [[$ c=4{,}19 \,\rm{kJ/kg· K} $]], veden massa [[$ m=0{,}4\,\rm{kg} $]] ja äsken laskettu lämpötilan muutos [[$ \Delta T =21{,}5\,\rm{K} $]].
Siirtyneen energian määrä:
[[$ \begin{split}E&=cm\Delta T \\&=4{,}19 \,\rm{kJ/(kg· K)} \cdot 0{,}4\,\rm{kg} \cdot 21{,}5\,\rm{K}\\&=36{,}034 \,\rm{kJ} \approx 36 \,\rm{kJ} \end{split} $]]

Rauta on luovuttanut saman määrän energiaa.
Rautakappaleen massa [[$ m= 666 \,\rm{g} = 0{,}666\,\rm{kg} $]]
Kappaleen lämpötila ennen sekoittamista: [[$ T_1=89{,}4\,{}^\circ\rm{C} $]]
Kappaleen lämpötila erojen tasoittumisen jälkeen: [[$ T_2=36{,}9\,{}^\circ\rm{C} $]]
Laske kappaleen lämpötilan muutos:
[[$ \Delta T = T_2-T_1 =(89{,}4-36{,}9)\,{}^\circ\rm{C}=52{,}5\,{}^\circ\rm{C}=52{,}5\,\rm{K} $]]

Tästä voidaan laskea kappaleen ominaislämpökapasiteetti:
[[$ E=c\cdot m\cdot \Delta T \Leftrightarrow{} \\ \begin{split} c&=E : (m\cdot \Delta T)= 36{,}034 \,\rm{kJ} : (0{,}666\,\rm{kg}\cdot 52{,}5\,\rm{K})\approx 1 \,\rm{kJ/kg· K}\end{split}$]]
Esimerkissä kappale on rautaa. Taulukko ilmoittaa raudan ominaislämpökapasiteetiksi [[$ 0{,}449 \,\rm{kJ/(kg· K)} $]]. Kokeessa saatu tulos on siis noin kaksinkertainen. Kokeessa on useita virhelähteitä: tilavuuden ja massojen mittaus, lämpötilojen mittaus sekä kalorimetrin huono tiiviys ja eristyskyky.