Perustehtävät (411–427)
411. Kalakeiton lämmitys liedellä
- Kalakeittoa on 2,0 kg 8,0 °C:n lämpötilassa. Kuinka paljon energiaa vaaditaan lämmitettäessä keitto 75 °C:n lämpötilaan? Keiton voidaan olettaa koostuvan lähes kokonaan vedestä.
- Kuinka kauan lämmitys kestää liedellä, jonka hyötyteho on 850 W? Kattilan lämpökapasiteetti ja lämpöhäviöt ovat merkityksettömän pieniä.
411
Sinulla ei ole tarvittavia oikeuksia lähettää mitään.
412. Teräskattilan lämmitys
Hajamielinen opiskelija unohtaa tyhjän 3,0 litran teräskattilan liedelle. Arvioi, kuinka lämpimäksi tyhjä teräskattila lämpenee 2,0 minuutissa, kun lieden keittoalueen teho on 1 200 W ja teräskattilan lämpökapasiteetti on 430 J/kg.412
Sinulla ei ole tarvittavia oikeuksia lähettää mitään.
413. Veden ominaislämpökapasiteetin määrittäminen
Vedenkeittimessä lämmitettiin mahdollisimman suurta määrää vettä. Keittimeen mahtui 2,4 litraa. Mitatut lämpötilat ajan funktiona ovat liitteenä.
Keittimen hyötytehoksi oli aiemmin määritelty 1 880 W. Sen avulla voitiin laskea, paljonko veteen oli siirtynyt lämpöä eri ajanhetkinä: [[$Q=Pt$]]. Siirtyneet lämmöt on laskettu valmiiksi liitteen mittausdataan.
- Määritä aineiston perusteella veden ominaislämpökapasiteetti.
- Miksi virheen minimoimiseksi on hyvä, että vettä on keittimessä mahdollisimman paljon?
Aineisto
Taulukko: tehtava_veden_lampokapasiteetti.ods (LibreCalc)
Taulukko: tehtava_veden_lampokapasiteetti.cmbl (Logger Pro)
Taulukko: tehtava_veden_lampokapasiteetti.cap (Capstone)
413
Sinulla ei ole tarvittavia oikeuksia lähettää mitään.
414. Kylmää maitoa kuumaan juomalasiin
Juomalasit ovat tulleet juuri pesukoneesta ja ovat 45 celsiusasteen lämpötilassa. Opiskelija kaataa lasiin 2,5 dl maitoa 8,0 celsiusasteen lämpötilassa. Hän havaitsee maidon lämpötilan nousevan noin 13 asteeseen. Opiskelija arvioi maidon vastaavan vettä lämpöominaisuuksiltaan ja tekee pikaisen laskelman juomalasin lämpökapasiteetista. Minkä tuloksen hän saa?
414
Sinulla ei ole tarvittavia oikeuksia lähettää mitään.
415. Veden lämmitys kuumilla kivillä
Pesuvettä lämmitetään nuotiossa olleiden kivien avulla. Veden alkulämpötila on 14 °C. Veteen upotetaan kiviä, joiden lämpötila on 220 °C ja lämpökapasiteetti 1,6 kJ/°C. Kuinka suuri määrä vettä voidaan lämmittää, jos veden loppulämpötilan halutaan olevan 37 °C? Systeemi oletetaan eristetyksi.
415
Sinulla ei ole tarvittavia oikeuksia lähettää mitään.
416. Lämpömittarin vaikutus systeemiin
Useimmat lämpömittarit asettuvat lämpötasapainoon mitattavan systeemin kanssa. Mittari siis häiritsee systeemiä, mikä vaikuttaa mittauksen tulokseen.
Teräksinen lämpötila-anturi on massaltaan 6,0 g, ja se on huoneenlämpötilassa 21 °C. Sillä mitataan lämpötila vedelle, jota on 120 g. Mittauksen tulos on 69,5 °C. Teräksen ominaislämpökapasiteetti on 460 [[$\dfrac{\text{J}}{\text{kg} \cdot \text{°C}}$]]. Kuinka suuri oli veden lämpötila ennen mittausta?
416
Sinulla ei ole tarvittavia oikeuksia lähettää mitään.
417. Veteen upotetun kuuman kiven ominaislämpökapasiteetti
Kiven ominaislämpökapasiteetti määritettiin lämmittäen sitä aluksi vedessä, jonka lämpötila oli 95 °C. Tämän jälkeen kivi siirrettiin nopeasti kalorimetriin, jossa oli 950 g vettä. Kalorimetrin lämpötilaa mitattaessa saatiin oheinen kuvaaja. Kiven massa oli 155 g. Määritä kuvaajaa hyödyntäen kiven ominaislämpökapasiteetti.
417
Sinulla ei ole tarvittavia oikeuksia lähettää mitään.
418. Teeveden kiehuminen kattilassa
0,40 kg teevettä kattilassa unohtuu liedelle kiehumaan ilman kantta. Lieden hyötyteho on 650 W. Kuinka kauan kestää, että kaikki vesi on höyrystynyt?
418
Sinulla ei ole tarvittavia oikeuksia lähettää mitään.
419. Hien haihtuminen keholta
Ihmiskeho tuottaa lämpöä levossa ollessaan 35 W teholla. Kuinka paljon vettä keho haihduttaa 12 tunnissa, jos oletetaan kaiken energian kuluvan veden (hien) haihduttamiseen?
419
Sinulla ei ole tarvittavia oikeuksia lähettää mitään.
420. Jääkiekkokentän jäädytys erätauolla
Jääkiekko-ottelun erätauolla jäälle lasketaan 220 kg vettä, jonka lämpötila on 5,0 °C.
- Kuinka paljon energiaa tulee siirtää pois vedestä sen jäätymiseksi?
- Kuinka suurella teholla jäähdytyksen tulee tapahtua, jos jäädyttämiseen on aikaa 600 sekuntia?
420
Sinulla ei ole tarvittavia oikeuksia lähettää mitään.
421. Lämpötilan mittaus lunta sulatettaessa
Pakkasesta otettiin 110 grammaa lunta astiaan. Astiassa ollut lumi laitettiin lämpölevylle. Lumen lämpötilaa mitattiin astian ollessa levyllä. Mittauksesta muodostui oheinen kuvaaja.
- Selitä kuvaajan muoto.
- Määritä kuvaajan perusteella teho, jolla lämpöä siirtyi lumeen.
421
Sinulla ei ole tarvittavia oikeuksia lähettää mitään.
422. Kiehuvan nesteen massan väheneminen
Vedenkeittimessä lämmitettiin tuntematonta nestettä, jonka massa oli 630 g. Vedenkeittimen teho oli 2,0 kW. Nesteen massaa mitattiin samalla. Kun neste alkoi kiehua avoimessa keittimessä, massa muuttui oheisen taulukon mukaisesti.
| Aika (s) | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 | 70 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Massa (kg) | 0,628 | 0,616 | 0,600 | 0,591 | 0,581 | 0,569 | 0,556 | 0,542 |
Esitä tulokset aika–massa-koordinaatistossa ja määritä kuvaajaa hyödyntäen nesteen ominaishöyrystymislämpö.
422
Sinulla ei ole tarvittavia oikeuksia lähettää mitään.
423. Veden jäähdytys jääpaloilla
Hyvin eristetyssä astiassa on 480 g vettä, jonka lämpötila on 12 °C. Astiaan lisätään 120 g sulamispisteessä olevaa jäätä. Jonkin ajan kuluttua veden lämpötilaksi mitataan nolla astetta ja jäätä on jäljellä 37 g. Määritä mittauksen perusteella jään ominaissulamislämpö.
423
Sinulla ei ole tarvittavia oikeuksia lähettää mitään.
424. Veden faasikaavion tulkinta
Kuvassa on veden faasikaavio. Vastaa kaavion perusteella seuraaviin kysymyksiin.
- Mitä tapahtuu veden (jään) sulamispisteelle, kun paine laskee alle normaalin ilmanpaineen?
- Mitä tapahtuu veden kiehumispisteelle, kun paine kasvaa yli normaalin ilmanpaineen?
- Millaisissa olosuhteissa jää voi sublimoitua?
424
Sinulla ei ole tarvittavia oikeuksia lähettää mitään.
425. Ruuanvalmistuksen fysiikkaa
Painekattila on ruoan valmistukseen käytettävä astia, jonka sisällä voi vallita noin 1,5−2,0 kertainen ilmanpaine. Miksi ruoka kypsyy nopeammin painekattilassa? Entä miten perunoiden keittäminen normaalissa kattilassa muuttuu siirryttäessä merenpinnan tasolta korkealle vuoristoon?
425
Sinulla ei ole tarvittavia oikeuksia lähettää mitään.
426. Talvisia olomuodon muutoksia
- Miksi hengitys höyryää talvipakkasella?
- Miksi pakkasesta sisälle tultaessa silmälasien linssit voivat "huurtua"?
426
Sinulla ei ole tarvittavia oikeuksia lähettää mitään.
427. Hiilidioksidin faasikaavio
Ohessa on hiilidioksidin faasikaavio.
- Missä olomuodossa hiilidioksidi esiintyy NTP-olosuhteissa?
- Kaasua jäähdytetään paineen pysyessä vakiona. Missä paineissa härmistyminen on mahdollista?
427
Sinulla ei ole tarvittavia oikeuksia lähettää mitään.