Μήνας: Ιανουάριος 2018

Στο σχήμα φαίνεται ένα απλοποιημένο σύστημα συλλογής όμβριων υδάτων, σε μια κατοικία. Το νερό της βροχής κυλώντας από τη στέγη εισέρχεται στις κατακόρυφες υδρορροές (μια φαίνεται στο σχήμα) και φτάνει στον οριζόντιο σωλήνα Μ, κάτω από το υπόγειο. Στη συνέχεια διοχετεύεται σε σωλήνα εξόδου Ε που βγάζει το νερό στο δρόμο. Το ύψος της κατακόρυφης υδρορροής είναι h₁=11m, το σιφόνι Σ που υπάρχει στο υπόγειο έχει ύψος h₂=1,2m και ο οριζόντιος σωλήνας Μ έχει ακτίνα r=3cm. Κάποια στιγμή ρίχνει «καρέκλες» και ο ιδιοκτήτης βλέπει το νερό να έχει φτάσει στο ανώτερο σημείο του σιφονιού έτοιμο να ξεχειλίσει. Η πλαϊνή πλευρά του σπιτιού έχει πλάτος d=30m, ενώ η πρόσοψη έχει πλάτος L=60m. Η αρχική ταχύτητα του νερού στην είσοδό του στην κατακόρυφη υδρορροή είναι σχεδόν μηδενική και η ταχύτητα του ανέμου αμελητέα (η βροχή πέφτει κατακόρυφα).
α) Ποιος θα μπορούσε να είναι ο λόγος που το νερό ανέβηκε στο σιφόνι; Τι συμπεραίνετε για τη διατομή του σωλήνα εξόδου Ε; Θα είναι μεγαλύτερη, μικρότερη ή ίση με τη διατομή του σωλήνα Μ;
β) Ποια ταχύτητα έχει το νερό στο σωλήνα Μ;
γ) Με ποια ταχύτητα σε cm/h πέφτει η βροχή στη στέγη;
Δίνεται g=10m/s².

Απάντηση(pdf)

Απάντηση(word)

Κυλινδρικό δοχείο με θερμικά μονωμένα τοιχώματα είναι κλεισμένο αεροστεγώς με θερμομονωτικό έμβολο μάζας M = 1,9kg, που μπορεί να κινείται χωρίς τριβές μέσα σ’ αυτό.

Το δοχείο είναι ακλόνητο με τον άξονά του οριζόντιο και περιέχει αέριο όγκου V_ο = 0,8L σε θερμοκρασία Τ_ο και πίεση P_ο = 10⁵N/m², με το έμβολο να βρίσκεται σε ισορροπία.

Βλήμα μάζας m = 0,1kg κινείται οριζόντια στην προέκταση του άξονα του δοχείου και σφηνώνεται στο έμβολο, αναγκάζοντάς το να κινηθεί και να συμπιέσει το αέριο αδιαβατικά.

ΣΥΝΕΧΕΙΑ

Μιά άσκηση του Διονύση Μητρόπουλου που την …προσάρμοσα λίγο στη “νέα” ύλη.

 

ΘΕΜΑΤΑ ΚΑΙ ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ

Αποτελείται από δύο γυάλινους βολβούς που συνδέονται με ένα γυάλινο σωλήνα (το λαιμό του πουλιού). Ο σωλήνας εκτείνεται σχεδόν καθ ‘όλη τη διαδρομή προς τον πυθμένα του βολβού και συνδέεται με τον επάνω βολβό αλλά δεν εισέρχεται μέσα του. Ο χώρος μέσα στο πτηνό περιέχει υγρό διχλωρομεθάνιο, συνήθως χρωματισμένο.

Το πουλί είναι μια θερμική μηχανή, που εκμεταλλεύεται μια διαφορά θερμοκρασίας για τη μετατροπή της θερμικής ενέργειας σε μηχανική. Όπως όλες οι θερμικές μηχανές θερμότητας, το πουλί λειτουργεί μέσω ενός θερμοδυναμικού κύκλου. Η αρχική κατάσταση του συστήματος είναι ένα πουλί με υγρό κεφάλι προσανατολισμένο κατακόρυφα.

Η διαδικασία λειτουργεί ως εξής:

1. Το νερό εξατμίζεται από το τσόχα στο κεφάλι.
2. Η εξάτμιση μειώνει τη θερμοκρασία της γυάλινης κεφαλής (θερμότητα εξάτμισης).
3. Η μείωση της θερμοκρασίας προκαλεί συμπύκνωση ορισμένων ατμών διχλωρομεθανίου στην κεφαλή.
4. Η χαμηλότερη θερμοκρασία και η συμπύκνωση μαζί προκαλούν την πτώση της πίεσης στην κεφαλή (από τον νόμο των ιδανικών αερίων n αυξάνει p μειώνεται).
5. Η υψηλότερη τάση ατμών στη θερμότερη βάση ωθεί το υγρό στο λαιμό.
6. Καθώς το υγρό ανέρχεται, το κέντρο μάζας μετατοπίζεται προς τα πάνω και το πουλί ανατρέπεται.
7. Όταν το πτηνό αναποδογυρίζει, το κάτω άκρο του σωλήνα του λαιμού βγαίνει πάνω από την επιφάνεια του υγρού.
8. Μια φυσαλίδα θερμού ατμού ανεβαίνει το σωλήνα. διαπερνώντας το υγρό.
9. Το υγρό ρέει πίσω στον πυθμένα του βολβού. Η πίεση μεταξύ των βολβών κορυφής και πυθμένα, εξισώνεται.
10. Το βάρος του υγρού στον πυθμένα του βολβού επαναφέρει το πτηνό στην κατακόρυφη θέση του.
11. Το υγρό στο βολβό του πυθμένα θερμαίνεται από τον αέρα του περιβάλλοντος, ο οποίος βρίσκεται σε θερμοκρασία ελαφρώς υψηλότερη από τη θερμοκρασία του κεφαλιού του πουλιού.Η στάθμη του νερού κατεβαίνει και η διαδικασία θα τελειώσει όταν τελειώσει το νερό…

Το έμβολο E, κλείνει μια ποσότητα ιδανικού μονοατομικού αερίου, μέσα στο οριζόντιο κυλινδρικό δοχείο του σχήματος. Η αρχική πίεση του αερίου, ίδια με την εξωτερική ατμοσφαιρική, είναι p₁ = 10⁵ Pa. Το εμβαδόν του εμβόλου είναι Α = 0,03m². Ένα ελατήριο σταθεράς k = 2000N/m, που έχει το φυσικό του μήκος, έχει συνδεθεί στο ένα άκρο του με το έμβολο και στο άλλο με ακλόνητο στήριγμα. Τα τοιχώματα του δοχείου και το έμβολο είναι θερμομονωτικά. Ο αρχικός όγκος του αερίου στο δοχείο είναι V₁ = 0,024m³ και η αρχική θερμοκρασία είναι Τ₁ = 300K. Ένας αντιστάτης με αντίσταση R = 103Ω, ζεσταίνει το αέριο για χρονικό διάστημα Δt = 10s, ανεβάζοντας τη θερμοκρασία σε Τ₂ = 360Κ.
α) Βρείτε τη μετατόπιση του εμβόλου
β) Ποιες είναι οι τελικές τιμές πίεσης και όγκου του αερίου;
γ) Ποια είναι η μεταβολή της εσωτερικής ενέργειας του αερίου;
δ) Ποια είναι η ενέργεια που ανταλλάσσει το αέριο μέσω έργου;
ε) Υπολογίστε την ενέργεια που δόθηκε στον αέρα με τον αντιστάτη.
στ) Ποια ήταν η ένταση του ρεύματος που πέρασε από τον αντιστάτη;

Απάντηση(pdf)

Απάντηση(word)

Πατήστε το δοχείο

Οι τίτλοι των ασκήσεων, αν τοποθετηθούν σε μηχανή αναζήτησης οδηγούν στο συγγραφέα, του οποίου είναι πνευματική ιδιοκτησία.

Πηγή: Ylikonet.gr

 

Πατήστε την εκόνα

Πηγή: Ylikonet.gr

Διαβάστε ΕΔΩ

Μια ποσότητα αερίου μπορεί να υποστεί μεταβολή από την αρχική κατάσταση Α στην τελική κατάσταση Β με τρεις διαφορετικούς τρόπους, όπως φαίνεται στο διάγραμμα. Η θερμότητα που προσφέρθηκε στο αέριο στη μεταβολή 1 είναι Q₁ = 10p₀V₀.
i) Η μεταβολή της εσωτερικής ενέργειας του αερίου στη μεταβολή 1 είναι
α) 6p₀V₀          β) 2p₀V_0­          γ) –2p₀V₀
ii) Η θερμότητα που αντάλλαξε το αέριο στη μεταβολή 2 είναι
α) p₀V₀            β) 11p₀V_0­          γ) –2p₀V₀
iii) Η θερμότητα που αντάλλαξε το αέριο στη μεταβολή 3 είναι
α) p₀V₀            β) 2p₀V_0­          γ) 9p₀V₀
iv) Ο λόγος της μέγιστης προς την ελάχιστη θερμοκρασία που έφτασε το αέριο κατά τη διάρκεια των μεταβολών είναι
α) 14    β) 15      γ) 16

 

Απάντηση