Κατά τη διάρκεια μιας εκδρομής στο Ναύπλιο μία φοιτήτρια ανεβαίνει με χαλαρό ρυθμό τα σκαλιά του κάστρου (Μπούρτζι). Αν την θεωρήσουμε σαν μία θερμική μηχανή απόδοσης 20% που λειτουργεί με ρυθμό 150W, σε πόσο χρόνο θα μεταβολίσει την ενέργεια που περιέχεται σε μία συσκευασία γιαουρτιού (1470 kJ);

Από την απάντηση που βρήκατε, πιστεύετε ότι μόνο η άσκηση είναι αρκετή για να αδυνατίσουμε ή χρειάζεται και μείωση της ποσότητας τροφής που τρώμε;

ΑΠΑΝΤΗΣΗ

Ας θεωρήσουμε τον άνθρωπο σαν μία θερμική μηχανή.

Με ποιά ισχύ λειτουργεί αν κατά την διάρκεια μιας ημέρας μεταβολίζει 10.500kJ τροφής;

Αν η μέγιστη απόδοση που μπορεί να πετυχει είναι 20% πόση εργασία μπορεί να κάνει κατά τη διάρκεια μιας ημέρας χωρίς να διασπάσει λίπος;

Να συγκρίνετε την απόδοσή του με ένα κινητήρα που έχει ισχύ 187W.

ΑΠΑΝΤΗΣΗ

Ενας φοιτητής λειτουργώντας σαν θερμική μηχανη, στη διάρκεια των εξετάσεων λύνει ασκήσεις παράγοντας έργο 500J χωρίς κατανάλωση τροφής. Αν ταυτόχρονα μεταφέρεται θερμότητα στο περιβάλλον 9500J, πόση είναι η μείωση της εσωτερικής του ενέργειας, αν δεν υπάρχει αλλαγή στη θερμοκρασία του και ποιά είναι η απόδοσή του;

ΑΠΑΝΤΗΣΗ

Ένας σταθμός παραγωγής ενέργειας με καύση άνθρακα είναι μια τεράστια μηχανή θερμότητας. Χρησιμοποιεί τη  θερμότητα από την καύση άνθρακα για την περιστροφή στροβίλων, οι οποίοι χρησιμοποιούνται για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Σε μια μέρα, ένας μεγάλος σταθμός παραγωγής ενέργειας από άνθρακα χρησιμοποιεί  2,50×10¹⁴ J θερμότητας από καύση άνθρακα και αποβάλλει 1,48×10¹⁴J  θερμότητας στο περιβάλλον.

(α) Ποιο είναι το έργο που παράγει ημερησίως ο σταθμός παραγωγής ενέργειας;

(β) Ποια είναι η απόδοση του σταθμού παραγωγής ενέργειας;

(γ) Στη διαδικασία της καύσης συμβαίνει η ακόλουθη χημική αντίδραση: C+O2→CO2
Αυτό σημαίνει ότι κάθε 12 kg άνθρακα αποβάλλεται στην ατμόσφαιρα 12 kg + 16 kg + 16 kg = 44 kg διοξειδίου του άνθρακα. Υποθέτοντας ότι 1 κιλό άνθρακα μπορεί να δώσει 2,5×10⁶J θερμότητας κατά την καύση, πόσο CO2
εκπέμπεται ημερησίως από αυτό το εργοστάσιο παραγωγής ενέργειας;

ΑΠΑΝΤΗΣΗ

Ας υποθέσουμε ότι οι τουρμπίνες σε ένα εργοστάσιο παραγωγής ενέργειας με άνθρακα αναβαθμίστηκαν, με αποτέλεσμα τη βελτίωση της απόδοσης κατά 3,32%. Ας υποθέσουμε ότι πριν από την αναβάθμιση ο σταθμός παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας είχε απόδοση 36% και ότι η μεταφορά θερμότητας στον κινητήρα σε μια μέρα είναι ακόμα η ίδια στα 2,50×10¹⁴ J

(α) Πόση περισσότερη ηλεκτρική ενέργεια παράγεται λόγω της αναβάθμισης;

(β) Πόσο λιγότερη μεταφορά θερμότητας συμβαίνει στο περιβάλλον λόγω της αναβάθμισης;

ΑΠΑΝΤΗΣΗ

Να χαράξετε τα διαγράµµατα P = f(u) και E κιν= f(P).

Πηγή: Λυµένες Ασκήσεις Φυσικής για υποψηφίους Πολυτεχνικών Σχολών και Σχολών Θετικών Επιστηµών
Θεόδωρος Γ. Παπαγιάννης
Thpapagiannis@Hotmail.com

Για την απάντηση πατήστε ΕΔΩ

∆ύο σώµατα µε µάζες m1, m2 έχουν ίσες ορµές. Να ϐρείτε το λόγο E1/E2 της κινητικής ενέργειας των σωµάτων.

Πηγή: Λυµένες Ασκήσεις Φυσικής για υποψηφίους Πολυτεχνικών Σχολών και Σχολών Θετικών Επιστηµών
Θεόδωρος Γ. Παπαγιάννης
Thpapagiannis@Hotmail.com

Για την απάντηση πατήστε ΕΔΩ

∆ύο σώµατα µε µάζες m1, m2 έχουν ίσες κινητικές ενέργειες. Αν m2 < m1 ποιό από τα δύο σώµατα έχει τη µεγαλύτερη ορµή ;

Πηγή: Λυµένες Ασκήσεις Φυσικής για υποψηφίους Πολυτεχνικών Σχολών και Σχολών Θετικών Επιστηµών
Θεόδωρος Γ. Παπαγιάννης
Thpapagiannis@Hotmail.com

Για την απάντηση πατήστε ΕΔΩ