315. Saunan lämpeneminen

Sauna, jonka tilavuus on 12 m3, lämpenee 20 °C:sta 80 °C:een. Arvioi, kuinka monta kuutiometriä ilmaa saunasta poistuu lämmityksen aikana.

Ratkaisu

Olkoon V1 ja T1 tilavuus ja lämpötila aluksi ja V2 ja T2 paine ja lämpötila lopuksi.

Kirjataan lähtöarvot

[[$ V_1=\text{12,0 m}^3, \ T_1=\text{293,15 K} $]]​
​[[$ V_2=? \ T_2=(80+\text{273,15}) \text{ K} = \text{353,15} \text{ K} $]]​


Oletetaan, että kaasun tilanmuutos tapahtuu vakiopaineessa eli prosessi on isobaarinen. Tällöin kaasun tilavuuden ja absoluuttisen lämpötilan suhde on yhtä suuri alku- ja lopputilanteessa.

[[$ \begin{align} \dfrac{V_1}{T_1}&=\dfrac{V_2}{T_2} \qquad ||\cdot T_2 \\ \dfrac{V_1\cdot T_2}{T_1}&=V_2\\ V_2&=\dfrac{V_1\cdot T_2}{T_1}\\ V_2&=\dfrac{\text{12,0 m}^3 \cdot \text{353,15 K} }{\text{293,15 K}} \\ V_2&=\text{14,45}\dots\text{ m}^3 \approx \text{14,5 m}^3 \end{align} $]]​

Lasketaan paljon ilmaa poistui.

[[$ 14{,}5 \text{ m}^3-12 \text{ m}^3 = 2{,}5 \text{ m}^3 $]]​

Vastaus: Ilmaa poistui noin 2,5 kuutiometriä.