Prøve 2FY 17/2 2004

Oppgave 1

Et svømmebasseng er 5,0 m bredt og 10 m langt. Bassenget er fylt med vann slik at dybden er 3,0 m. Lufttrykket er 101 kPa.
a) Hva er trykket mot bunnen av bassenget?
b) Hvor stor er kraften mot bunnen av bassenget?
c) Vi holder en badeball under vann, og så slipper vi den. Hva skjer? Forklar.
d) Hvorfor flyter vi lettere i saltvann enn i ferskvann?
e) En stein har massen 65 kg, og massetetthet lik 2,8 · 103 kg/m3. Hvor stor kraft må vi holde steinen med når den er under vann?

Oppgave 2

a) Beskriv den mikroskopiske modellen for temperatur, og forklar sammenhengen  mellom energien til molekylene i gass, og temperaturen i gassen. Forklar størrelsene som inngår.
b) En gassflaske inneholder karbondioksid (CO2). Molekylene har gjennomsnittsfarten 400 m/s. Regn ut temperaturen i gassen.

Oppgave 3

a) En værballong blir på bakken fylt med 3,0 m3 hydrogen med trykk 101,0 kPa og temperaturen 15 °C. I 12 km høyde er trykket 19,6 kPa og temperaturen –56 °C. Hvor stort volum har ballongen da?
b) En beholder inneholder gass med trykk 5,0 Mpa = 5,0 · 106 Pa og temperatur 17 °C. Beholderen tåler et trykk på høyst 15 Mpa. Hva er den høyeste temperaturen beholderen kan utsettes for uten at trykket blir for stort?

Oppgave 4

a) Forklar begrepene indre energi og varme
b) Gi eksempel på ulike måter å få den indre energien i et system til å øke med 10 kJ.
c) En gassmengde som er varmeisolert gjør et arbeid på omgivelsene når den utvider seg. Hvorfor faller temperaturen i gassen?

Oppgave 5

a) Hvorfor må vi tilføre varme for å smelte is når temperaturen likevel ikke øker?
b) Vi heller 100 g vann med temperaturen 15,3 °C i en varmemåler med temperaturen 40,2 °C. Blandingstemperaturen blir 20,0 °C. Vis at varmemålerens varmekapasitet kan settes til 97 J/K.
c) Vi legger så 50 g sink med temperaturen 100 °C ned i den same varmemåleren med 100 g vann og temperaturen 20,0 °C. Blandingstemperaturen blir nå 23,0 °C. Beregn på dette grunnlaget den spesifikke varmekapasiteten til sink.

Oppgave 6

a) Gi eksempel på prosesser der den totale energien er bevart, men som ikke oppfyller termodynamikkens andre lov. Forklar
b) Varmepumpen i et hus bruker 10 kJ elektrisk energi når den tar opp 25 kJ fra utelufta. Hvor mye varme får huset tilført? Hvor stor er varmefaktoren?
c) Er det mulig å lage en varmemaskin som ikke gir noen termisk forurensing (overskuddsvarme)? Begrunn svaret.