40. Feladatmegoldás, gyakorlás

6. Egy lábos vizét kis teljesítményű gázfőzővel melegítjük, a hőmérsékletet 5 percenként mérjük (adatok a táblázatban). Először fedő nélkül melegítünk, majd később ráteszünk egy fedőt. A fűtés teljesítménye állandó, a melegítés légköri nyomáson történik.

a) Rajzolja meg a víz hőmérsékletének időfüggvényét. 

b) Magyarázza meg, miért áll meg a hőmérséklet kb. 30 perc után, és hová "megy" ilyenkor a hő. 

c) Állapítsa meg az ábra alapján, mikor került rá a fedő, és mi változott meg ettől.

Megoldás:

a) Grafikon:

Az első szakaszban a víz hőmérséklete nő az idővel → emelkedő görbe. Kb. 100 °C közelében a görbe ellaposodik , majd vízszintes lesz (nem nő tovább a hőmérséklet).

b) Miért nem melegszik tovább kb. 30 perc után? Mi lesz a hővel?

Ekkor a víz forrni kezd. Forrás közben a hőmérséklet állandó marad. A melegítőtől kapott hő a víz párolgására (forráshőre) fordítódik, nem a hőmérséklet emelésére.

c) Mikor tettük rá a fedőt? Mi változott meg?

A fedő ráhelyezése után a víz gyorsabban melegszik → a grafikon meredeksége nagyobb lesz egy ponttól. A fedőt ott tettük rá, ahol a görbe "megtörik", és meredekebbé válik. A fedővel kisebb a hőveszteség, hatékonyabb a melegítés, esetleg kicsit nő a nyomás is a lábosban.

https://kemfiz.hu/fizika_kozep_hotan.html
Elemző feladat

3. Egy üres borosüveget nyitott szájjal a mélyhűtőbe teszünk. Körülbelül fél óra múlva kivesszük, az asztalra állítjuk, a száját benedvesítjük, majd egy pénzérmét helyezünk rá. Ezután két kézzel oldalról megfogjuk az üveget. Azt tapasztaljuk, hogy az érme időnként pukkanással megemelkedik, majd visszaesik az üveg szájára.

a) Magyarázza meg, miért ugrál az érme, milyen erő emeli fel, miért esik vissza, és miért ismétlődik a jelenség?

b) Meddig tart az érme ugrálása?

c) Mi változik, ha nagyobb, nehezebb érmét teszünk az üveg szájára?

d) Mi történik, ha az üveget nem fogjuk meg, csak az asztalon áll?

e) Miért kellett benedvesíteni az üveg száját?

Megoldás:

A lefagyasztott, majd kivett üvegben a levegő hideg és kis nyomású. Amikor megfogjuk az üveget, a levegő melegedni kezd, tágul, és időnként megemeli a bevizezett szájra tett érmét, ami pukkanással visszaesik. 

a) A táguló levegő nyomása emeli fel az érmét; visszaesik, amikor a levegő kiszökik és a nyomás csökken. 

b) Addig ugrál, amíg a levegő fel nem melegszik a környezet hőmérsékletére. 

c) Nehezebb érme esetén nagyobb nyomás kell, így ritkábban vagy nem is ugrik. 

d) Ha nem fogjuk meg az üveget, lassabban melegszik, ezért alig történik mozgás. 

e) A víz jobb tömítést ad, így a nyomáskülönbség könnyebben megemeli az érmét. 

Vissza