356. Pyörän renkaiden paine

Fillariharrastaja haluaa pyöränsä renkaiden paineeksi 5,50 baaria. Renkaiden tilavuus pienenee 2,0 % ajettaessa tiellä lämpötilassa –3,5 ​°C. Kuinka korkeaan paineeseen renkaat tulee pumpata kellarissa, jossa lämpötila on 24,5 °​C, jotta niiden paine ulkona olisi ihanteellinen?

Ratkaisu:

Olkoon p1,V1 ja T1 renkaiden paine, tilavuus ja lämpötila kellarissa ja p2, V2 ja T2 renkaiden paine, tilavuus ja lämpötila ulkona.

Renkaiden tilavuus pienenee 2,0 %, joten renkaiden uusi tilavuus on 98,0 % renkaiden vanhasta tilavuudesta.
Voidaan siis merkitä [[$ V_2=0,980V_1 $]]​.

Kirjataan lähtöarvot

​[[$ p_1=?, \ V_1=?, \ T_1=297,65 \text{ K} \\ p_2=5,50 \text{ bar}, \ V_2=0,980 \cdot V_1, \ T_2=269,65 \ \text{ K} $]]​

Sovelletaan yleistä ideaalikaasun tilanyhtälöä ja ratkaistaan siitä renkaiden paine aluksi.

[[$ \begin{align} \dfrac{p_1V_1}{T_1}&=\dfrac{p_2V_2}{T_2} \qquad &&||\cdot T_1 \\ p_1V_1&=\dfrac{p_2V_2T_1}{T_2} &&||:V_1 \\ p_1&=\dfrac{p_2V_2T_1}{V_1T_2} \\ p_1&=\dfrac{5,50 \text{ bar} \cdot 0,980 \cdot V_1 \cdot 297,65 \text{ K}}{V_1 \cdot 269,65 \text{ K}} \\ p_1&= 5,94\ldots \text{ bar} \approx 5,9 \text{ bar} \end{align} $]]​

Vastaus: Renkaat pitäisi pumpata noin 5,9 baarin paineeseen.