Joulen kokeessa siipirattaaseen kytketty punnus putoaa hitaasti ja tasaisesti 0,80 metrin matkan. Pudotus tehdään 40 kertaa peräkkäin. Punnukseen kytketty siipiratas pyörittää vettä eristetyssä astiassa. Astiassa on 2,5 kg vettä, ja punnuksen massa on 11 kg.

1. Laske punnuksen painon tekemä kokonaistyö.
2. Kuinka paljon vesi lämpenee, jos kaiken tehdyn työn oletetaan kasvattavan veden sisäenergiaa?

 

Ratkaisu:

a. Työ on voiman ja matkan tulo. Työtä tekevä voima on paino, ja matka koostuu 40:stä pudotuksesta. Työksi saadaan

​[[$ \quad W=Fs=Gs=mgs=11\text{ kg}\cdot9{,}81\text{ m/s}^2\cdot40\cdot0{,}80\text{ m} = 3\,453{,}12\text{ J}\approx 3\,500\text{ J} $]]​

b. Työ kasvattaa veden sisäenergiaa niin, että veden lämpötila nousee. Työ on yhtä suuri kuin veteen sitoutunut lämpö:

​[[$ \quad\begin{align} W&=cm\Delta T \\ \, \\ \Delta T&=\dfrac{W}{cm}=\dfrac{3\,453{,}12\text{ J}}{4\, 190\,\dfrac{\text{J}}{\text{kg °C}}\cdot2{,}5\text{ kg}}\approx0{,}33\ ^\circ\text{C}\\ \end{align} $]]​