Ο θύλακας αέρα και ο πειρατής

1

Ο μεταλλικός κύλινδρος του σχήματος έχει την πάνω βάση του κλειστή και την κάτω ανοιχτή. Τον κρατάμε σε κατακόρυφη θέση, ώστε η κάτω βάση να εφάπτεται στην ήρεμη επιφάνεια του νερού μιας πισίνας. Το ύψος του κυλίνδρου είναι h = 1,1και περιέχει αέρα που θεωρείται ιδανικό αέριο. Βυθίζουμε αργά όλο τον κύλινδρο στο νερό. Παρατηρούμε ότι μια ποσότητα νερού εισχωρεί μέχρι κάποιο ύψος εντός του κυλίνδρου και όταν επέλθει ισορροπία, ο εγκλωβισμένος αέρας γεμίζει μια κυλινδρική περιοχή σε βάθος από την πάνω βάση.

α) Υπολογίστε την τιμή του y. Η μεταβολή θεωρείται ισόθερμη, η ατμοσφαιρική πίεση είναι patm = 105N/m2, η πυκνότητα του νερού ρ = 10 kg/m3 και η βαρυτική επιτάχυνση g = 10m/s2.

β) Να κάνετε τη γραφική παράσταση p – V σε βαθμολογημένους άξονες,  αν η διάμετρος της βάσης του κυλίνδρου είναι δ = 0,8/√π m.

γ) Αν δίνεται ότι το πάχος του μετάλλου x = 5mm και η πυκνότητα του υλικού του ρ1 = 2700kg/m3(αλουμίνιο), πόση δύναμη πρέπει να ασκηθεί για να κρατήσουμε τον κύλινδρο βυθισμένο;

δ) Στην ταινία “Πειρατές της Καραϊβικής” ο Τζακ Σπάροου βρίσκει τρόπο να γλυτώσει με την αντεστραμμένη βάρκα, που φαίνεται στην εικόνα, που όπως και στην περίπτωσή μας εγκλωβίζει αέρα και έτσι μπορούν να αναπνέουν κάτω από το νερό. Σχολιάστε τη σκηνή.

Απάντηση 

Απάντηση %ce%b1%ce%b1%ce%b1%ce%b11

Τα αέρια της Β συνεργάζονται με τα ρευστά της Γ;

Στον πυθμένα των λιμνών συχνά παρατηρείται σχηματισμός φυσαλίδων αερίου CΗ4. Έχοντας πυκνότητα μικρότερη από την πυκνότητα του νερού, ανέρχονται προς την επιφάνεια της λίμνης.

  1. Ο όγκος αυτών των φυσαλίδων αυξάνεται κατά την άνοδο. Μπορείτε να εξηγήσετε το φαινόμενο;
  2. Ένας δύτης – ερευνητής πήρε κάποιες μετρήσεις. Θερμοκρασία στον πυθμένα θ1 = 170C, θερμοκρασία στην επιφάνεια θ2 = 270C και ατμοσφαιρική πίεση p2 = p0 = 1∙105N/m2. Υπολόγισε επίσης ότι ο όγκος μιας φυσαλίδας τετραπλασιάζεται μέχρι την επιφάνεια της λίμνης. Βρήκε έτσι την πίεση κοντά στον πυθμένα. Πόσο;
  3. Θεωρώντας την πυκνότητα του νερού ρ = 103kg/m3, πόσο λέτε ότι κατάφερε να βρει το βάθος της θάλασσας;
  4. Αν είχε θεωρήσει τη μεταβολή ισόθερμη πόσο % θα ήταν το σφάλμα του;

Θεωρείστε ότι η φυσαλίδα ανεβαίνει αργά, ώστε η πίεση και η θερμοκρασία στο εσωτερικό της προλαβαίνει να εξισώνεται με την πίεση του νερού εξωτερικά. Επίσης g = 10m/s2.

Απάντηση(Pdf)

Ιδανικό αέριο και διάγραμμα P – T

Ιδανικό αέριο υφίσταται τη μεταβολή του διπλανού σχήματος.
Στην κατάσταση Γ δίνεται ότι VΓ = VA / 3.
α) Ποιο είναι το είδος της κάθε μεταβολής;
β) Ποια είναι η εξίσωση P = f(T) της μεταβολής ΒΔ;
γ) Ποια είναι η πίεση του αερίου στην κατάσταση Γ;

Απάντηση (pdf)

 

 

 

Μια ισόθερμη και ένα ελατήριο

Το οριζόντιο κυλινδρικό δοχείο που φαίνεται στο σχήμα, έχει στο εσωτερικό του δύο έμβολα Ε1 και Ε2, τα οποία ισορροπούν ακίνητα. Έτσι το δοχείο χωρίζεται σε δύο μέρη 1 και 2, που περιέχουν αέρα, ίσου όγκου V = 2.10-3m3. Στο έμβολο Ε1 βρίσκεται στερεωμένο το ένα άκρο οριζόντιου ιδανικού ελατηρίου, που έχει το άλλο άκρο του δεμένο στο αριστερό ακλόνητο τοίχωμα – βάση του δοχείου. Το τοίχωμα αυτό έχει μικρή τρύπα, ώστε ο χώρος 1, που βρίσκεται το ελατήριο να επικοινωνεί με την ατμόσφαιρα.
i) Αποδείξτε ότι το ελατήριο δεν είναι παραμορφωμένο και υπολογίστε το φυσικό του μήκος.
ii) Σπρώχνουμε αργά το έμβολο Ε2 προς τα αριστερά και παρατηρούμε ότι και το έμβολο Ε1 μετακινείται προς τα αριστερά.
α) Γιατί μετακινείται το έμβολο Ε1;
β) Ποιος θα είναι ο τελικός όγκος του αέρα ανάμεσα στα δύο έμβολα;
γ) Ποια θα είναι η τελική πίεση του αέρα ανάμεσα στα δύο έμβολα;
Δίνονται: η σταθερά του ελατηρίου k = 1000Ν/m, το εμβαδόν της κυκλικής βάσης του δοχείου A = 100cm2 και η ατμοσφαιρική πίεση patm = 105N/m2.

Απάντηση

Kατηγορίες

Πρόσφατα άρθρα

Σαν σήμερα

11/4/1890: Το νησί Έλις, ανοιχτά του Μανχάταν, γίνεται ο πρώτος σταθμός των ελλήνων μεταναστών προτού πατήσουν τη «Γη της Επαγγελίας». Εκεί υποβάλλονται σε ιατρικές εξετάσεις και εγκρίνεται ή όχι η είσοδός τους στις ΗΠΑ.
   - Σχετικές αναρτήσεις

Άνοιγμα μενού
Αλλαγή μεγέθους γραμματοσειράς
Αντίθεση
Μετάβαση σε γραμμή εργαλείων