Matemaattinen mallintaminen
Tehtävät
Seuraavissa tehtävissä käytetään energian kaavoja ennustusten tekemiseen. Oletetaan, että kaikissa näissä tehtävissä auto komponentteineen polttoaineineen kaikkineen in massaltaan 1000 kg.
Tehtävä 1
Kuvitellaan, että olisi olemassa auto, joka käyttäisi jäähtyvästä vedestä vapautuvaa lämpöenergiaa polttoaineenaan. Lisäät autoon vettä, jonka lämpötila on aluksi 100 [[$^\circ$]]C ja joka lopulta jäähtyy lämpötilaan 20 [[$^\circ$]]C. Vesi on massaltaan 50 kg, ja se on mukana auton massassa, joka on 1000 kg.
a. Käytä lämpöenergian kaavaa ratkaistaksesi, kuinka paljon energiaa veden jäähtyminen vapauttaa. Hyödynnä ominaislämpökapasiteettitaulukkoa (Ilmiö s. 106) laskussasi.
b. Kuinka paljon liike-energiaa siirtyy vedestä autoon tässä prosessissa?
c. Täydellisessä maailmassa ei olisi kitkaa eikä siten energianhukkaakaan. Ratkaise auton saama huippunopeus täydellisessä maailmassa.
Tehtävä 2
Kuvitellaan, että olisi olemassa auto, joka käyttäisi putoavista kivistä vapautuvaa potentiaalienergiaa polttoaineenaan. Lisäät autoon energiaa pudottamalla 50 kg kiviä 10 m korkeudesta. Auton ja kivien yhteenlaskettu massa on 1000 kg.
a. Käytä potentiaalienergian kaavaa ratkaistaksesi, kuinka paljon potentiaalienergiaa kivien putoaminen vapauttaa..
b. Kuinka paljon liike-energiaa siirtyy kivistä autoon tässä prosessissa?
c.Täydellisessä maailmassa ei olisi kitkaa eikä siten energianhukkaakaan. Ratkaise auton saama huippunopeus täydellisessä maailmassa.