Víz és jég melegítése, hűtése
2006.05.2.
Egy termoszban 0,5 liter 25 oC-os üdítő van.
Hány gramm –10 oC-os jeget tegyünk az üdítőbe, ha azt szeretnénk, hogy a közös hőmérséklet kialakulása után 10 oC-os folyadékot kapjunk?
(A hőveszteségek és a termosz hőfelvétele elhanyagolható.
A jég fajhője 2,1 kJ/kg·oC, olvadáshője 335 kJ/kg, a víz és az üdítő fajhője 4,2 kJ/kg·oC, az üdítő sűrűsége 1000 kg/m3.)
Hány gramm –10 oC-os jeget tegyünk az üdítőbe, ha azt szeretnénk, hogy a közös hőmérséklet kialakulása után 10 oC-os folyadékot kapjunk?
(A hőveszteségek és a termosz hőfelvétele elhanyagolható.
A jég fajhője 2,1 kJ/kg·oC, olvadáshője 335 kJ/kg, a víz és az üdítő fajhője 4,2 kJ/kg·oC, az üdítő sűrűsége 1000 kg/m3.)
2019.06.1.
Egy pohárban 3 dl üdítő van, ami sajnos a napon 25 °C-osra melegedett.
Egy jól hőszigetelő pohárba öntjük, és 0 °C-os jeget teszünk bele, hogy kellemesen iható hőmérsékletűre hűljön.
Lezárjuk a poharat, és megvárjuk, amíg beáll a hőmérsékleti egyensúly.
a) Mennyi jeget kell a pohárba tenni, hogy az üdítő 10 °C-ra hűljön le?
b) Legalább mennyi jégre volna szükség ahhoz, hogy 0 °C-ra hűljön a keverék?
(Az üdítő fajhőjét és sűrűségét egyenlőnek vehetjük a vízével, ami c = 4183 J/kg K, illetve ρ = 1kg/l.
A jég olvadáshője L = 334 kJ/kg)
Egy jól hőszigetelő pohárba öntjük, és 0 °C-os jeget teszünk bele, hogy kellemesen iható hőmérsékletűre hűljön.
Lezárjuk a poharat, és megvárjuk, amíg beáll a hőmérsékleti egyensúly.
a) Mennyi jeget kell a pohárba tenni, hogy az üdítő 10 °C-ra hűljön le?
b) Legalább mennyi jégre volna szükség ahhoz, hogy 0 °C-ra hűljön a keverék?
(Az üdítő fajhőjét és sűrűségét egyenlőnek vehetjük a vízével, ami c = 4183 J/kg K, illetve ρ = 1kg/l.
A jég olvadáshője L = 334 kJ/kg)
2023.05.B.1.
Puncs készítéséhez 1 liter 70 °C-os teát és 0,3 liter 15 °C-os rumot keverünk össze.
A két folyadék gyors összekeverése után mennyi lesz a puncs hőmérséklete?
(A rum sűrűsége ρrum = 0,8 g/cm3, a teáé ρtea = 1g/cm3, a rum fajhője crum 2,6 kJ/kg °C, a tea fajhője ctea = 4,2 kJ/kg °C .
A hőveszteség a keverés során elhanyagolható.)
A két folyadék gyors összekeverése után mennyi lesz a puncs hőmérséklete?
(A rum sűrűsége ρrum = 0,8 g/cm3, a teáé ρtea = 1g/cm3, a rum fajhője crum 2,6 kJ/kg °C, a tea fajhője ctea = 4,2 kJ/kg °C .
A hőveszteség a keverés során elhanyagolható.)
2003.2.
Mennyi hő szabadul fel, ha a Balaton 0 °C hőmérsékletű vize befagy?
Tegyük fel, hogy a jégtakaró átlagos vastagsága 5 cm.
A Balaton területe 595 km2.
A jég olvadáshője 333 kJ/kg, a jég sűrűsége 920 kg/m3.
Miért nem lehet ezt a hatalmas energiamennyiséget hasznosítani?
Tegyük fel, hogy a jégtakaró átlagos vastagsága 5 cm.
A Balaton területe 595 km2.
A jég olvadáshője 333 kJ/kg, a jég sűrűsége 920 kg/m3.
Miért nem lehet ezt a hatalmas energiamennyiséget hasznosítani?
2009.10.1.
Egy 1200 W névleges (elektromos) teljesítményű mikrohullámú sütőben 1 kg tömegű, –10 °C-os jeget, valamint 1 kg tömegű, 20 °C-os vizet melegítünk.
A jég és víz külön edényben van.
A melegítés során a sugárzás 20%-át nyeli el a jég, 80%-át pedig a víz.
A mikrohullámú sütő hatásfoka 60%.
a) Mennyi ideig tart, amíg a jég olvadásnak indul?
b) Hány fokos lesz ekkor a víz?
(c_víz = 4200 J/kg⋅C, c_jég = 2100 J/kg⋅C)
A jég és víz külön edényben van.
A melegítés során a sugárzás 20%-át nyeli el a jég, 80%-át pedig a víz.
A mikrohullámú sütő hatásfoka 60%.
a) Mennyi ideig tart, amíg a jég olvadásnak indul?
b) Hány fokos lesz ekkor a víz?
(c_víz = 4200 J/kg⋅C, c_jég = 2100 J/kg⋅C)
2008.05.2.
Egy hőszigetelt edénybe 5 kg tömegű, 20 °C hőmérsékletű vizet, valamint 1 kg tömegű, 0 °C hőmérsékletű jeget helyezünk.
Az edény hőkapacitása elhanyagolható.
a) Mekkora lesz a közös hőmérséklet az egyensúly beállta után?
b) Mennyit változott az edényben lévő anyag (jég és víz) össztérfogata a folyamat során?
(A víz sűrűségének hőmérsékletfüggését hanyagoljuk el!)
c) Mekkora tömegű jeget kellett volna a 20 fokos vízbe tenni kezdetben, hogy a hőmérsékleti egyensúly beállta után csak nulla fokos vizünk legyen?
Adatok:
ρ_jég = 920 kg/m3,
ρ_víz = 1000 kg/m3,
c_víz = 4200 kJ/kgC,
Lo = 334 000 J/kg
Az edény hőkapacitása elhanyagolható.
a) Mekkora lesz a közös hőmérséklet az egyensúly beállta után?
b) Mennyit változott az edényben lévő anyag (jég és víz) össztérfogata a folyamat során?
(A víz sűrűségének hőmérsékletfüggését hanyagoljuk el!)
c) Mekkora tömegű jeget kellett volna a 20 fokos vízbe tenni kezdetben, hogy a hőmérsékleti egyensúly beállta után csak nulla fokos vizünk legyen?
Adatok:
ρ_jég = 920 kg/m3,
ρ_víz = 1000 kg/m3,
c_víz = 4200 kJ/kgC,
Lo = 334 000 J/kg
2015.10.1.
Egy −12 °C hőmérsékletű jégtömböt a 20 °C hőmérsékletű szobában egy rácsra helyezünk.
A rács alá egy tálat teszünk, hogy felfogja az elolvadó jégtömbről lecsöpögő vizet.
A jégtömb olvadását egy 500 watt névleges teljesítményű infralámpával gyorsítjuk.
A lámpa elektromos hálózatból felvett teljesítményének átlagosan 25%-a fordítódik a jég melegítésére.
Elegendő-e a rács alá egy 1,5 liter űrtartalmú tálat tenni, ha a jégtömb két óra alatt olvad el teljesen?
A jég fajhője cjég = 2,1 kJ/kg C⋅°; a jég olvadáshője Ljég = 335 kJ/kg .
A rács alá egy tálat teszünk, hogy felfogja az elolvadó jégtömbről lecsöpögő vizet.
A jégtömb olvadását egy 500 watt névleges teljesítményű infralámpával gyorsítjuk.
A lámpa elektromos hálózatból felvett teljesítményének átlagosan 25%-a fordítódik a jég melegítésére.
Elegendő-e a rács alá egy 1,5 liter űrtartalmú tálat tenni, ha a jégtömb két óra alatt olvad el teljesen?
A jég fajhője cjég = 2,1 kJ/kg C⋅°; a jég olvadáshője Ljég = 335 kJ/kg .
2015.06.2.
Egy hőszigetelt edényben (kaloriméterben) jég és víz keveréke található.
A jég-víz keverék össztömege 1 kg.
A t = 0 időpillanatban egy elektromos fűtőszállal melegíteni kezdjük az edényben található keveréket.
Az alábbi grafikon mutatja az edény tartalmának hőmérsékletét az eltelt idő függvényében.
a) A grafikon segítségével határozza meg azt az időpontot, amikor a kaloriméterben lévő jég teljes egészében elolvadt!
Állítását indokolja!
b) A grafikon t = 20 perc és t = 30 perc közötti szakaszának felhasználásával határozza meg a fűtőszál teljesítményét!
c) Hány kilogramm víz volt az edényben a t = 0 időpillanatban?
(A víz fajhője cvíz = 4200 J/kg K , a jég olvadáshője Ljég = 334 kJ/kg , a kaloriméter hőkapacitása elhanyagolható.)
A jég-víz keverék össztömege 1 kg.
A t = 0 időpillanatban egy elektromos fűtőszállal melegíteni kezdjük az edényben található keveréket.
Az alábbi grafikon mutatja az edény tartalmának hőmérsékletét az eltelt idő függvényében.
a) A grafikon segítségével határozza meg azt az időpontot, amikor a kaloriméterben lévő jég teljes egészében elolvadt!
Állítását indokolja!
b) A grafikon t = 20 perc és t = 30 perc közötti szakaszának felhasználásával határozza meg a fűtőszál teljesítményét!
c) Hány kilogramm víz volt az edényben a t = 0 időpillanatban?
(A víz fajhője cvíz = 4200 J/kg K , a jég olvadáshője Ljég = 334 kJ/kg , a kaloriméter hőkapacitása elhanyagolható.)
2013.06.2.
Egy 78 kg tömegű jégtábla leszakad egy 0 °C hőmérsékletű gleccserről, és egy fjord szintén 0 °C hőmérsékletű vizében úszik.
A víz fölött lévő részét a nappali órákban átlagosan 400 W/m2 teljesítménnyel süti a Nap.
Körülbelül hány nap alatt olvad el az úszó jégtábla fele, ha a víz feletti részének felülete végig 0,5 m2, a jég a ráeső napsugárzás 25%-át nyeli el, és naponta közelítőleg 12 órán keresztül süt a Nap?
(A folyamat során végig derült időt, 0 ºC hőmérsékletű levegőt feltételezzünk.
A jég olvadáshője 334kJ/kg .)
A víz fölött lévő részét a nappali órákban átlagosan 400 W/m2 teljesítménnyel süti a Nap.
Körülbelül hány nap alatt olvad el az úszó jégtábla fele, ha a víz feletti részének felülete végig 0,5 m2, a jég a ráeső napsugárzás 25%-át nyeli el, és naponta közelítőleg 12 órán keresztül süt a Nap?
(A folyamat során végig derült időt, 0 ºC hőmérsékletű levegőt feltételezzünk.
A jég olvadáshője 334kJ/kg .)
2022.05.A.1.
Egy 60 kg tömegű sífutó 0 °C hőmérsékletű havon, vízszintes, egyenes pályán síel.
A hó és a sítalp közötti súrlódási együttható 0,15.
Tegyük föl, hogy a súrlódás által keltett hő fele fordítódik a sítalp alatti hó megolvasztására.
Legfeljebb milyen messzire jutott a síelő, ha útja során 1 kg havat olvasztott meg?
g = 8,9 m/s2 , Ljég = 334 kJ/kgC
A hó és a sítalp közötti súrlódási együttható 0,15.
Tegyük föl, hogy a súrlódás által keltett hő fele fordítódik a sítalp alatti hó megolvasztására.
Legfeljebb milyen messzire jutott a síelő, ha útja során 1 kg havat olvasztott meg?
g = 8,9 m/s2 , Ljég = 334 kJ/kgC
2021.10.2.
A jégtakaró olvadása a legrosszabb forgatókönyvet követi Grönland és az Antarktisz jégtakarója, amely összességében annyi fagyott vizet tartalmaz, ami a világóceánok szintjét 65 méterrel tudná megemelni, olyan gyorsasággal olvad, amit a korábbi előrejelzések legrosszabb forgatókönyvként emlegettek – figyelmeztetnek tudósok a Nature Climate Change folyóiratban.
A 2007 és 2017 között mért, a tengerbe jutó olvadékvíz és leváló jég miatti jégtömegveszteséget alapul véve ez önmagában a világóceánok 40 cm-es szintemelkedését okozza majd 2100-ig.
Már ekkora emelkedésnek is pusztító hatásai lennének világszerte az erősen megemelkedő vihardagályok és egyre gyakoribbá váló áradások miatt.
A 21. századig a nyugat-antarktiszi és a grönlandi jégtakaró általában ugyanakkora tömeggel gyarapodott a téli hóesések miatt, mint amennyi nyáron az olvadék miatti veszteség volt.
Az utolsó két évtizedben azonban a globális felmelegedés felborította ezt az egyensúlyt.
2019-ben a grönlandi jégtakaró tömege rekordot jelentő 532 milliárd tonnával lett kisebb.
Az északi sarkvidék jege a felmelegedés miatt szintén eltűnőben van.
Azonban ez a jég a tenger felszínén úszva alakul ki, ezért olvadása nem járul hozzá a tengerszint emelkedéséhez.
(A https://www.sciencealert.com/ice-sheet-melting-is-perfectly-in-line-with-our-worst-case-scenario-scientists-warn nyomán)
a) Írja le részletesen a folyamatot, amely egyensúlyban tartotta a grönlandi jégtakaró tömegét a 20. században!
Mitől fogy és hogyan gyarapszik a jégtakaró?
Hogyan borult fel ez az egyensúly az utóbbi 20 évben?
b) Miért okozza a grönlandi és antarktiszi jégtakaró olvadása a világóceánok szintjének emelkedését?
Miért nem lép fel ilyen hatás az északi sarkvidék jegének olvadása nyomán?
c) A tengerek hőmérsékletének emelkedése az olvadástól függetlenül is a tengerszint emelkedéséhez vezet egy bizonyos hőmérséklet felett.
Miért?
d) Ha a grönlandi jégtakaró által 2019-ben elveszített jég olvadékvize egyenletesen terülne el Magyarország területén, milyen mély víz takarná a földet?
(Magyarország területe 93000 km2 , a víz sűrűsége 1000 kg/m3 .)
A 2007 és 2017 között mért, a tengerbe jutó olvadékvíz és leváló jég miatti jégtömegveszteséget alapul véve ez önmagában a világóceánok 40 cm-es szintemelkedését okozza majd 2100-ig.
Már ekkora emelkedésnek is pusztító hatásai lennének világszerte az erősen megemelkedő vihardagályok és egyre gyakoribbá váló áradások miatt.
A 21. századig a nyugat-antarktiszi és a grönlandi jégtakaró általában ugyanakkora tömeggel gyarapodott a téli hóesések miatt, mint amennyi nyáron az olvadék miatti veszteség volt.
Az utolsó két évtizedben azonban a globális felmelegedés felborította ezt az egyensúlyt.
2019-ben a grönlandi jégtakaró tömege rekordot jelentő 532 milliárd tonnával lett kisebb.
Az északi sarkvidék jege a felmelegedés miatt szintén eltűnőben van.
Azonban ez a jég a tenger felszínén úszva alakul ki, ezért olvadása nem járul hozzá a tengerszint emelkedéséhez.
(A https://www.sciencealert.com/ice-sheet-melting-is-perfectly-in-line-with-our-worst-case-scenario-scientists-warn nyomán)
a) Írja le részletesen a folyamatot, amely egyensúlyban tartotta a grönlandi jégtakaró tömegét a 20. században!
Mitől fogy és hogyan gyarapszik a jégtakaró?
Hogyan borult fel ez az egyensúly az utóbbi 20 évben?
b) Miért okozza a grönlandi és antarktiszi jégtakaró olvadása a világóceánok szintjének emelkedését?
Miért nem lép fel ilyen hatás az északi sarkvidék jegének olvadása nyomán?
c) A tengerek hőmérsékletének emelkedése az olvadástól függetlenül is a tengerszint emelkedéséhez vezet egy bizonyos hőmérséklet felett.
Miért?
d) Ha a grönlandi jégtakaró által 2019-ben elveszített jég olvadékvize egyenletesen terülne el Magyarország területén, milyen mély víz takarná a földet?
(Magyarország területe 93000 km2 , a víz sűrűsége 1000 kg/m3 .)
2021.05.1.
Az emberi test a túlmelegedés ellen izzadással hűti magát.
Egy sportoló fél órán át edz, közben izzad. Az izzadság párolgása 650 W teljesítménnyel hűti a sportoló testét.
Mennyi víz párolgott el a sportoló testéről az edzés alatt?
(A víz párolgáshője az emberi bőr hőmérsékletén 2430 kJ/kg.)
Egy sportoló fél órán át edz, közben izzad. Az izzadság párolgása 650 W teljesítménnyel hűti a sportoló testét.
Mennyi víz párolgott el a sportoló testéről az edzés alatt?
(A víz párolgáshője az emberi bőr hőmérsékletén 2430 kJ/kg.)
2021.06.2.
Jégbarlang
Jégbarlangoknak azokat a barlangokat nevezzük, amelyeknek hőmérséklete egész évben 0 °C alatti, így a barlangban tartósan megmarad a jég.
Ennek oka rendszerint az, hogy a bejárat körzetének évi középhőmérséklete fagypont alatti.
Ilyen helyzetű lehet például egy északra nyíló völgyben a zsáknyakszerű, meredek barlang bejárata.
Télen a völgyben lefelé áramló hideg levegő könnyen „befolyik” a barlangba, és nyáron huzat hiányában bennreked.
A jégképződményeket alkotó víz a barlang falának repedésein keresztül a felszínről szivárog a barlangba, így a barlang jege nyáron hízik, míg télen - kinti fagyok esetén - nem gyarapszik.
a) Miért lehet lényeges, hogy a jégbarlang bejárata északra nyíló völgyben legyen?
b) Miért „folyik be” télen a hideg levegő a jégbarlangba?
c) Hogyan reked bent a hideg levegő a barlangban nyáron, a külső hőmérséklet emelkedése során?
d) Miért tenné tönkre a jégképződést a huzat?
e) Miért nyáron híznak a jégbarlang képződményei, és miért áll le a folyamat télen?
f) Hogyan szélesíti a jégbarlang falának repedéseit a befolyó és megfagyó víz?
Jégbarlangoknak azokat a barlangokat nevezzük, amelyeknek hőmérséklete egész évben 0 °C alatti, így a barlangban tartósan megmarad a jég.
Ennek oka rendszerint az, hogy a bejárat körzetének évi középhőmérséklete fagypont alatti.
Ilyen helyzetű lehet például egy északra nyíló völgyben a zsáknyakszerű, meredek barlang bejárata.
Télen a völgyben lefelé áramló hideg levegő könnyen „befolyik” a barlangba, és nyáron huzat hiányában bennreked.
A jégképződményeket alkotó víz a barlang falának repedésein keresztül a felszínről szivárog a barlangba, így a barlang jege nyáron hízik, míg télen - kinti fagyok esetén - nem gyarapszik.
a) Miért lehet lényeges, hogy a jégbarlang bejárata északra nyíló völgyben legyen?
b) Miért „folyik be” télen a hideg levegő a jégbarlangba?
c) Hogyan reked bent a hideg levegő a barlangban nyáron, a külső hőmérséklet emelkedése során?
d) Miért tenné tönkre a jégképződést a huzat?
e) Miért nyáron híznak a jégbarlang képződményei, és miért áll le a folyamat télen?
f) Hogyan szélesíti a jégbarlang falának repedéseit a befolyó és megfagyó víz?
2018.06.2.
Olvassa el figyelmesen az alábbi szöveget, és a benne található információk segítségével válaszoljon az alábbi kérdésekre!
Ónos eső
kép forrása http://superiorhirek.hu
Az ónos eső fagypont alá hűlt, folyékony vízcseppekből álló csapadék, mely a talajra hullva azonnal megfagy, jégbevonatot képez.
Kialakulásának oka, hogy a légkörben a felső és alsó hideg légrétegek közé a víz fagyáspontjánál magasabb hőmérsékletű légréteg szorul.
Ilyenkor a felső rétegben keletkező hó a középső rétegben esőcseppé olvad, majd az alsó, fagyos légrétegben fagypont alá hűl, de nem szilárdul meg, úgynevezett túlhűtött állapotba kerül.
Ennek oka, hogy a cseppben a kristályosodást segítő szennyeződések nincsenek jelen, nem indul el a kristálytani rend kialakulása, noha a hőmérséklet ezt már lehetővé tenné.
Az esőcsepp a földet éréskor válik szilárd halmazállapotúvá.
A halmazállapot-változást a talajjal való ütközés indítja el, és igen gyorsan zajlik le. (a Wikipédia alapján)
a) A felhőből aláhulló hópihe a talaj közelében túlhűlt vízcseppé válik.
Írja le, hogy a hópihe az útja során mikor vett fel, illetve adott le hőt a környezetének, és milyen hőmérséklet- és halmazállapot-változással járt a termikus kölcsönhatás!
b) Amikor a vízcseppek a felszínnel ütköznek és megfagynak, hő szabadul fel.
Miért?
c) Mennyi hő szabadul fel egy 0,2 g tömegű, 0 °C hőmérsékletű vízcsepp megfagyásakor?
A víz hőtani adatai
fajhő 4183 J/kg·K
forráshő (100 °C-on) 2257 kJ/kg
olvadáshő 335 kJ/kg
Ónos eső
kép forrása http://superiorhirek.hu
Az ónos eső fagypont alá hűlt, folyékony vízcseppekből álló csapadék, mely a talajra hullva azonnal megfagy, jégbevonatot képez.
Kialakulásának oka, hogy a légkörben a felső és alsó hideg légrétegek közé a víz fagyáspontjánál magasabb hőmérsékletű légréteg szorul.
Ilyenkor a felső rétegben keletkező hó a középső rétegben esőcseppé olvad, majd az alsó, fagyos légrétegben fagypont alá hűl, de nem szilárdul meg, úgynevezett túlhűtött állapotba kerül.
Ennek oka, hogy a cseppben a kristályosodást segítő szennyeződések nincsenek jelen, nem indul el a kristálytani rend kialakulása, noha a hőmérséklet ezt már lehetővé tenné.
Az esőcsepp a földet éréskor válik szilárd halmazállapotúvá.
A halmazállapot-változást a talajjal való ütközés indítja el, és igen gyorsan zajlik le. (a Wikipédia alapján)
a) A felhőből aláhulló hópihe a talaj közelében túlhűlt vízcseppé válik.
Írja le, hogy a hópihe az útja során mikor vett fel, illetve adott le hőt a környezetének, és milyen hőmérséklet- és halmazállapot-változással járt a termikus kölcsönhatás!
b) Amikor a vízcseppek a felszínnel ütköznek és megfagynak, hő szabadul fel.
Miért?
c) Mennyi hő szabadul fel egy 0,2 g tömegű, 0 °C hőmérsékletű vízcsepp megfagyásakor?
A víz hőtani adatai
fajhő 4183 J/kg·K
forráshő (100 °C-on) 2257 kJ/kg
olvadáshő 335 kJ/kg
Vízmelegítő
2006.06.1.
Egy 800 W teljesítményű melegítő eszköz 13 perc alatt melegít fel 1,5 liter vizet 20 oCról 90 oC-ra.
a) Mennyi hőt vesz fel a víz?
b) Határozza meg a melegítés hatásfokát!
(A víz fajhője c = 4,2 kJ/kg·K, sűrűsége ρ = 1000 kg/m3.)
a) Mennyi hőt vesz fel a víz?
b) Határozza meg a melegítés hatásfokát!
(A víz fajhője c = 4,2 kJ/kg·K, sűrűsége ρ = 1000 kg/m3.)
2007.10.2.
Egy PB-gázzal működő átfolyós vízmelegítő óránként 66 liter 15 °C-os vizet 40 °C-ra melegít fel.
Ehhez 0,79 m3 gázt használ fel.
A PB-gáz égéshője 49,6 MJ/kg, sűrűsége 2,17 kg/m3.
A víz fajhője 4200J/kg C°.
Számolja ki a készülék hatásfokát!
(Befektetett hőnek a gáz égetéséből nyert hőt tekintjük.)
Ehhez 0,79 m3 gázt használ fel.
A PB-gáz égéshője 49,6 MJ/kg, sűrűsége 2,17 kg/m3.
A víz fajhője 4200J/kg C°.
Számolja ki a készülék hatásfokát!
(Befektetett hőnek a gáz égetéséből nyert hőt tekintjük.)
2008.06.1.
Vízmelegítő korszerűsítése előtt állunk.
Lehetőségünk van mind villany-, mind gázüzemű vízmelegítő beszerelésére.
A választás egyik szempontja lehet az energiaegységárak összehasonlítása.
(A veszteségeket mindkettőnél azonosnak tekintjük.)
Hasonlítsa össze az energia árát az ELMŰ és a Fővárosi Gázművek adatai (2006.03.) alapján készült táblázat segítségével!
Melyik vízmelegítő beszerelése a gazdaságosabb?
Lehetőségünk van mind villany-, mind gázüzemű vízmelegítő beszerelésére.
A választás egyik szempontja lehet az energiaegységárak összehasonlítása.
(A veszteségeket mindkettőnél azonosnak tekintjük.)
Hasonlítsa össze az energia árát az ELMŰ és a Fővárosi Gázművek adatai (2006.03.) alapján készült táblázat segítségével!
Melyik vízmelegítő beszerelése a gazdaságosabb?
| Villamos energia egységár (Ft / kWh) | Gáz fűtőértéke (MJ /m3 ) | Gáz egységára (Ft /m3 ) |
| 26,80 | 34,00 | 58,34 |
2012.06.2.
Egy 300 gramm súlyú, 20 °C hőmérsékletű cumisüvegbe 200 gramm 10 °C-os tejet öntünk és a cumisüveget betesszük egy elektromos bébiétel-melegítőbe.
A cumisüveget és a tejet a melegítő 38 °C-ra melegíti.
a) Mennyi hőt közölt a melegítő a cumisüveggel és a tejjel összesen?
b) Mennyi ideig tartott a tejet fölmelegíteni, ha a melegítő hasznos teljesítménye 90 W?
c) Mekkora lesz a hőveszteség a melegítés során, ha a melegítő névleges teljesítménye 120 W?
Adatok: a tej fajhője c_tej = 4000 J/kg ⋅°C , az üveg fajhője c_üveg = 840 J/kg⋅°C
A cumisüveget és a tejet a melegítő 38 °C-ra melegíti.
a) Mennyi hőt közölt a melegítő a cumisüveggel és a tejjel összesen?
b) Mennyi ideig tartott a tejet fölmelegíteni, ha a melegítő hasznos teljesítménye 90 W?
c) Mekkora lesz a hőveszteség a melegítés során, ha a melegítő névleges teljesítménye 120 W?
Adatok: a tej fajhője c_tej = 4000 J/kg ⋅°C , az üveg fajhője c_üveg = 840 J/kg⋅°C
2012.10.2.
Egy parabolatükrös napkályhában szeretnénk teát főzni.
A napkályhánk egy 1,4 m átmérőjű parabolatükör, amely, ha a Nap felé fordítjuk, a felületére eső napsugarakat egy, a fókuszpontjába helyezett, feketére festett, a ráeső sugárzást jól elnyelő, 0,3 kg tömegű alumínium lábosra tükrözi.
A napsugárzás intenzitása merőleges besugárzás esetén 750 W/m2.
A lábos hűlésétől eltekinthetünk!
Mennyi idő alatt forr fel a kezdetben 15 ° C hőmérsékletű 1,2 liter forrásvíz, ha a napkályha hatásfoka 85%?
A víz fajhője 4200 J/kg⋅C, az alumínium fajhője 900 J/kg⋅C.
A napkályhánk egy 1,4 m átmérőjű parabolatükör, amely, ha a Nap felé fordítjuk, a felületére eső napsugarakat egy, a fókuszpontjába helyezett, feketére festett, a ráeső sugárzást jól elnyelő, 0,3 kg tömegű alumínium lábosra tükrözi.
A napsugárzás intenzitása merőleges besugárzás esetén 750 W/m2.
A lábos hűlésétől eltekinthetünk!
Mennyi idő alatt forr fel a kezdetben 15 ° C hőmérsékletű 1,2 liter forrásvíz, ha a napkályha hatásfoka 85%?
A víz fajhője 4200 J/kg⋅C, az alumínium fajhője 900 J/kg⋅C.
2023. 05.A.1.
Egy régi, vékony rétegben lefestett, 3 kg tömegű fémtárgy anyagát szeretnénk meghatározni.
Ehhez a tárgyat 85 ºC hőmérsékletre melegítjük, majd behelyezzük egy 1 liter, 10 ºC-os vizet tartalmazó, hőszigetelt edénybe.
Az edényt bezárjuk, és a vízbe merülő hőmérőt figyelve megvárjuk, amíg a víz hőmérséklete már nem változik.
Ekkor megállapíthatjuk, hogy 26 ºC-ra melegedett fel a víz.
Milyen anyagból készült a tárgy?
A víz sűrűsége ρ = 1 kg/dm3 , fajhője 4183 J/(kg·°C), az edény hőkapacitása és a környezettel való hőcsere elhanyagolható.
Az alábbi táblázat néhány szóba jöhető fém fajhőjét tartalmazza:
Ehhez a tárgyat 85 ºC hőmérsékletre melegítjük, majd behelyezzük egy 1 liter, 10 ºC-os vizet tartalmazó, hőszigetelt edénybe.
Az edényt bezárjuk, és a vízbe merülő hőmérőt figyelve megvárjuk, amíg a víz hőmérséklete már nem változik.
Ekkor megállapíthatjuk, hogy 26 ºC-ra melegedett fel a víz.
Milyen anyagból készült a tárgy?
A víz sűrűsége ρ = 1 kg/dm3 , fajhője 4183 J/(kg·°C), az edény hőkapacitása és a környezettel való hőcsere elhanyagolható.
Az alábbi táblázat néhány szóba jöhető fém fajhőjét tartalmazza:
| fém fajhő | (J/ (kg·°C)) |
| alumínium | 921 |
| vas | 461 |
| réz | 377 |
| arany | 126 |
| ólom | 160 |
Gáztartály
2005.05.2.
Egyik végén zárt, 1 dm2 keresztmetszetű hengerben lévő, jól záró dugattyú 7 dm hosszúságú levegőoszlopot zár el.
A dugattyút benyomjuk annyira, hogy a nyomóerő elérje a 400 N értéket.
Az összenyomás során a gáz hőmérséklete nem változik meg, a külső légnyomás 10^5 Pa.
a) Mekkora nyomást fejtünk ki a gázra?
b) Mekkora ekkor a gáz nyomása?
c) Mekkora lesz a gáz térfogata?
A dugattyút benyomjuk annyira, hogy a nyomóerő elérje a 400 N értéket.
Az összenyomás során a gáz hőmérséklete nem változik meg, a külső légnyomás 10^5 Pa.
a) Mekkora nyomást fejtünk ki a gázra?
b) Mekkora ekkor a gáz nyomása?
c) Mekkora lesz a gáz térfogata?
2009.05.2.
Az ábrán látható függőleges hengerben egy súrlódás nélkül mozgó dugattyú levegőt zár be.
A dugattyú tömege m = 10 kg , felülete A = 20 cm2 , a levegőoszlop magassága h = 10 cm, hőmérséklete t = 20 oC, a külső légnyomás 105 Pa.
Mekkora a bezárt levegő sűrűsége és tömege?
(A megoldás során akár a levegő normálállapothoz tartozó sűrűsége ϱ0 =1,29 kg/m3 , akár a levegő átlagos moláris tömege M = 29 g/mol felhasználható.)
A dugattyú tömege m = 10 kg , felülete A = 20 cm2 , a levegőoszlop magassága h = 10 cm, hőmérséklete t = 20 oC, a külső légnyomás 105 Pa.
Mekkora a bezárt levegő sűrűsége és tömege?
2016.05.1.
A tengerszint közelében a 0 °C hőmérsékletű levegő nyomása 101 kPa.
A Mount Everest tetején a levegő nyomása 38 kPa −17 °C hőmérsékleten.
a) Mekkora 1 mol levegő térfogata a tengerszint közelében a megadott adatok alapján!
b) Mekkora a levegő sűrűsége a tengerszinten a megadott körülmények esetén!
c) Mekkora a levegő sűrűsége a Mount Everesten a megadott körülmények esetén!
d) Mekkora hőmérsékletre kellene zárt edényben a Mount Everest környékének levegőjét melegíteni, hogy a nyomása elérje a tengerszint közelében mért értéket?
(A levegő moláris tömege 29 g/mol.)
A Mount Everest tetején a levegő nyomása 38 kPa −17 °C hőmérsékleten.
a) Mekkora 1 mol levegő térfogata a tengerszint közelében a megadott adatok alapján!
b) Mekkora a levegő sűrűsége a tengerszinten a megadott körülmények esetén!
c) Mekkora a levegő sűrűsége a Mount Everesten a megadott körülmények esetén!
d) Mekkora hőmérsékletre kellene zárt edényben a Mount Everest környékének levegőjét melegíteni, hogy a nyomása elérje a tengerszint közelében mért értéket?
(A levegő moláris tömege 29 g/mol.)
2015.05.2.
Ideálisnak tekinthető neongáz állapotváltozását ábrázolja az alábbi grafikon.
A gáz az „A” állapotból fokozatosan a „B” állapotba jut a két pontot összekötő szaggatott egyenes szakasznak megfelelően.
A grafikon a gáz izotermáit is ábrázolja.
A gáz kezdetben („A” állapot) 6,5 dm3 térfogatú és 20 °C hőmérsékletű.
A grafikon adatainak felhasználásával válaszoljon az alábbi kérdésekre!
a) Mekkora a gáz kezdeti nyomása?
b) Mekkora a gáz végső nyomása és térfogata?
c) Körülbelül mekkora a gáz térfogata akkor, amikor az állapotváltozás során a legmagasabb hőmérsékletet eléri?
d) Hogyan alakult a folyamat során a gáz belső energiája?
e) Mekkora volt a gáz munkavégzése?
f) Mekkora a gáz tömege?
(R = 8,31 J/mol⋅K)
A gáz az „A” állapotból fokozatosan a „B” állapotba jut a két pontot összekötő szaggatott egyenes szakasznak megfelelően.
A grafikon a gáz izotermáit is ábrázolja.
A gáz kezdetben („A” állapot) 6,5 dm3 térfogatú és 20 °C hőmérsékletű.
A grafikon adatainak felhasználásával válaszoljon az alábbi kérdésekre!
a) Mekkora a gáz kezdeti nyomása?
b) Mekkora a gáz végső nyomása és térfogata?
c) Körülbelül mekkora a gáz térfogata akkor, amikor az állapotváltozás során a legmagasabb hőmérsékletet eléri?
d) Hogyan alakult a folyamat során a gáz belső energiája?
e) Mekkora volt a gáz munkavégzése?
f) Mekkora a gáz tömege?
(R = 8,31 J/mol⋅K)
2014.10.1.
Egy pumpa hengerének magassága 50 cm, átmérője 4 cm.
Pumpálás közben a dugattyút felhúzva kívülről 20 °C hőmérsékletű, 10^5 Pa nyomású levegőt szívunk a kezdetben üres hengerbe.
A dugattyút lefelé mozgatva a hengerben hirtelen összepréseljük a levegőt, ennek következtében az felmelegszik.
A henger alján a szelep akkor nyit ki, amikor a bezárt levegő nyomása eléri a 2,75·10^5 Pa értéket.
Ekkor a pumpában lévő levegő hőmérséklete 60 °C.
Milyen magasan áll a dugattyú a hengerben, amikor a szelep kinyit?
Pumpálás közben a dugattyút felhúzva kívülről 20 °C hőmérsékletű, 10^5 Pa nyomású levegőt szívunk a kezdetben üres hengerbe.
A dugattyút lefelé mozgatva a hengerben hirtelen összepréseljük a levegőt, ennek következtében az felmelegszik.
A henger alján a szelep akkor nyit ki, amikor a bezárt levegő nyomása eléri a 2,75·10^5 Pa értéket.
Ekkor a pumpában lévő levegő hőmérséklete 60 °C.
Milyen magasan áll a dugattyú a hengerben, amikor a szelep kinyit?
2014.06.2.
Egy bezárt gázt azonos kezdőállapotból kétféle végállapotba juttattunk el.
Tudjuk, hogy az első (1-es számú) állapotváltozás során Q1 = 900 J hőt közöltünk a gázzal.
p0 = 2⋅10^5 Pa, V0 = 2 dm3 , V2 = 5 dm3
a) Mennyivel változott meg a gáz belső energiája az 1. és a 2. folyamatban?
b) Mennyi hőt vett fel a gáz a 2. folyamatban?
Tudjuk, hogy az első (1-es számú) állapotváltozás során Q1 = 900 J hőt közöltünk a gázzal.
p0 = 2⋅10^5 Pa, V0 = 2 dm3 , V2 = 5 dm3
b) Mennyi hőt vett fel a gáz a 2. folyamatban?
2013.10.1.
Az utasszállító repülők utasterében a külső légnyomástól függetlenül biztosítani kell a megfelelő légnyomást a repülés alatt.
Egy Boeing 747 felszállásakor a repülőtéren 1,01·105 Pa nyomás uralkodott, a külső és a belső hőmérséklet egyaránt 25 °C volt.
Repülés közben 11 000 méter magasságban a külső légnyomás már csak 2,5·104 Pa, a külső hőmérséklet −60 °C.
Az utastérben a hőmérsékletet 25 °C értéken tartják, a légnyomást pedig 0,76·105 Pa értékre állítják be.
a) Hány kg levegő távozik a 875 m3 térfogatú utastérből, mire a repülőgép eléri a 11 000 méteres utazómagasságot?
b) Mekkora erő terheli 11 km magasságban a 25 cm széles, 40 cm magas ablakokat?
R = 8,31 J/mol⋅K, a levegő moláris tömege 29 g/mol, az ablakokat tekintsük téglalap alakúnak.
Egy Boeing 747 felszállásakor a repülőtéren 1,01·105 Pa nyomás uralkodott, a külső és a belső hőmérséklet egyaránt 25 °C volt.
Repülés közben 11 000 méter magasságban a külső légnyomás már csak 2,5·104 Pa, a külső hőmérséklet −60 °C.
Az utastérben a hőmérsékletet 25 °C értéken tartják, a légnyomást pedig 0,76·105 Pa értékre állítják be.
a) Hány kg levegő távozik a 875 m3 térfogatú utastérből, mire a repülőgép eléri a 11 000 méteres utazómagasságot?
b) Mekkora erő terheli 11 km magasságban a 25 cm széles, 40 cm magas ablakokat?
R = 8,31 J/mol⋅K, a levegő moláris tömege 29 g/mol, az ablakokat tekintsük téglalap alakúnak.
Levegő melegítő
2023.10.A.2.
Hőszivattyú jóságfoka (COP)
A hőszivattyúk olyan hőerőgépek, amelyek munkavégzés segítségével hőt áramoltatnak egy hidegebb közeg felől a melegebb közeg felé.
Télen egy hőszivattyú a kinti hideg levegőből, vagy egy kút hűvös vizéből is szivattyúzhat hőt a házba, így fűtőberendezésként működik.
Nagyon fontos paramétere a hőszivattyúnak az ún. jóságfok vagy fajlagos fűtőteljesítmény.
Ez megmondja, hogy 1 kWh elektromos energia felhasználása árán hány kWh hőt ad le a rendszer a fűtendő helyen.
Mivel ez a szám modern berendezéseknél 2–4 közötti érték, ez azt jelenti, hogy egy hőszivattyú 2–4-szer hatékonyabban fordítja fűtésre az elektromos energiát, mintha ugyanezt az energiát egy elektromos fűtőtestben használtuk volna el.
Ez utóbbi csak 1 kWh hővel fűtené otthonunkat.
A jóságfok nagyban függ a szoba hőmérsékletétől, illetve a külső közeg hőmérsékletétől, ahonnan hőt vonunk el.
Értelemszerűen minél hidegebb ez a közeg, annál nehezebb onnan hőt elvonni a házunk fűtésére, így egyre kisebb lesz a jóságfok.
a) Körülbelül hányszor hatékonyabban használja fűtésre az áramot egy hőszivattyú, mint egy hagyományos elektromos radiátor?
b) Egy –15 °C-os téli napon fűtünk egy házat.
Melyik fajta hőszivattyú biztosítja ugyanazt a fűtést kisebb energiafelhasználás mellett?
Amelyik a kinti levegőből szivattyúz hőt, vagy amelyik a 10 °C-os talajvízből?
Válaszát indokolja!
c) A hőtan melyik tételét sértené, ha egy 18 °C-os házba a kinti 10 °C-os környezetből magától áramlana a hő?
d) A villamos energia piaci ára a lakosság számára 70 Ft/kWh, a földgáz lakossági piaci ára 747 Ft/m3 .
Mennyibe kerül ilyen árak mellett 1 kWh hővel fűteni egy házat gázkazánnal, 4-es jósági fokú hőszivattyúval, illetve hagyományos elektromos radiátorral?
(Egy m3 gáz kb. 9,5 kWh fűtőértékkel rendelkezik.)
Az elektromos fűtőtest és a gázkazán hatásfokát vegyük 100%-nak.
A hőszivattyúk olyan hőerőgépek, amelyek munkavégzés segítségével hőt áramoltatnak egy hidegebb közeg felől a melegebb közeg felé.
Télen egy hőszivattyú a kinti hideg levegőből, vagy egy kút hűvös vizéből is szivattyúzhat hőt a házba, így fűtőberendezésként működik.
Nagyon fontos paramétere a hőszivattyúnak az ún. jóságfok vagy fajlagos fűtőteljesítmény.
Ez megmondja, hogy 1 kWh elektromos energia felhasználása árán hány kWh hőt ad le a rendszer a fűtendő helyen.
Mivel ez a szám modern berendezéseknél 2–4 közötti érték, ez azt jelenti, hogy egy hőszivattyú 2–4-szer hatékonyabban fordítja fűtésre az elektromos energiát, mintha ugyanezt az energiát egy elektromos fűtőtestben használtuk volna el.
Ez utóbbi csak 1 kWh hővel fűtené otthonunkat.
A jóságfok nagyban függ a szoba hőmérsékletétől, illetve a külső közeg hőmérsékletétől, ahonnan hőt vonunk el.
Értelemszerűen minél hidegebb ez a közeg, annál nehezebb onnan hőt elvonni a házunk fűtésére, így egyre kisebb lesz a jóságfok.
a) Körülbelül hányszor hatékonyabban használja fűtésre az áramot egy hőszivattyú, mint egy hagyományos elektromos radiátor?
b) Egy –15 °C-os téli napon fűtünk egy házat.
Melyik fajta hőszivattyú biztosítja ugyanazt a fűtést kisebb energiafelhasználás mellett?
Amelyik a kinti levegőből szivattyúz hőt, vagy amelyik a 10 °C-os talajvízből?
Válaszát indokolja!
c) A hőtan melyik tételét sértené, ha egy 18 °C-os házba a kinti 10 °C-os környezetből magától áramlana a hő?
d) A villamos energia piaci ára a lakosság számára 70 Ft/kWh, a földgáz lakossági piaci ára 747 Ft/m3 .
Mennyibe kerül ilyen árak mellett 1 kWh hővel fűteni egy házat gázkazánnal, 4-es jósági fokú hőszivattyúval, illetve hagyományos elektromos radiátorral?
(Egy m3 gáz kb. 9,5 kWh fűtőértékkel rendelkezik.)
Az elektromos fűtőtest és a gázkazán hatásfokát vegyük 100%-nak.
Szilárd anyagok melegítése
2008.10.1.
Egy l = 30 cm hosszú, A = 0,5 cm2 keresztmetszetű alumínium rúddal Q = 5 kJ energiát közlünk.
Hány fokos lesz a rúd hőmérséklete, ha kezdetben t = 18 ºC volt?
Mennyit változik a melegítés során a rúd belső energiája?
Az alumínium fajhője: c = 900 J/kg⋅ºC; az alumínium sűrűsége 2700 kg/m3.
Hány fokos lesz a rúd hőmérséklete, ha kezdetben t = 18 ºC volt?
Mennyit változik a melegítés során a rúd belső energiája?
Az alumínium fajhője: c = 900 J/kg⋅ºC; az alumínium sűrűsége 2700 kg/m3.
Párolgás
2017.05.1.
Egy fa lombkoronája a forró napsütésben úgy hűti magát, hogy a levelei vizet párologtatnak.
Így maradhat állandó, 40 °C a levelek hőmérséklete.
Egy meleg nyári napon a levelek hűtési teljesítménye 250 W négyzetméterenként.
Mennyi vizet párologtat el egy óra alatt egy 50 cm2 felületű falevél?
(A víz párolgáshője 40 °C-on L = 2410 kJ/kg.)
Így maradhat állandó, 40 °C a levelek hőmérséklete.
Egy meleg nyári napon a levelek hűtési teljesítménye 250 W négyzetméterenként.
Mennyi vizet párologtat el egy óra alatt egy 50 cm2 felületű falevél?
(A víz párolgáshője 40 °C-on L = 2410 kJ/kg.)
2014.05.1.
Egy száraz levegőjű szaunában a levegő 100 °C-os.
Az izzadás segítségével azonban szervezetünk belső hőmérsékletét gyakorlatilag állandó, 37 °C-os értéken tudjuk tartani.
Egy hosszabb szaunázás közben egy 80 kg tömegű ember teste kb. 200 g 37 °C-os vizet párologtatott el.
a) Mennyivel emelkedne a fent említett szaunázó ember átlagos testhőmérséklete, ha nem izzadna?
Sokszor úgy növelik a hőérzetet, hogy emelik a levegő páratartalmát.
Ehhez vizet locsolnak forró lávakövekre.
b) Tegyük fel, hogy egy edényben 5 kg 500 °C-os lávakő van.
Átlagosan mennyivel hűl le a kő, ha negyed liter 40 °C-os vizet öntünk rá, ami mind elforr?
(A kőre öntött víz nagyon gyorsan felmelegszik és elforr, a melegedés közbeni párolgása elhanyagolható.
A levegőt tekintsük eközben végig 100 °C hőmérsékletűnek.)
Számításainkhoz használjuk a következő kerekített értékeket:
Az emberi test átlagos fajhője 3000 J/kg⋅K , a testhőmérsékletű víz párolgáshője 2420 kJ/kg, a víz forráshője 100 °C-on 2260 kJ/kg.
A lávakő fajhője 870 J/kg⋅K, a víz fajhője 4180 J/kg⋅K, a víz sűrűsége 1 kg/liter .
Az izzadás segítségével azonban szervezetünk belső hőmérsékletét gyakorlatilag állandó, 37 °C-os értéken tudjuk tartani.
Egy hosszabb szaunázás közben egy 80 kg tömegű ember teste kb. 200 g 37 °C-os vizet párologtatott el.
a) Mennyivel emelkedne a fent említett szaunázó ember átlagos testhőmérséklete, ha nem izzadna?
Sokszor úgy növelik a hőérzetet, hogy emelik a levegő páratartalmát.
Ehhez vizet locsolnak forró lávakövekre.
b) Tegyük fel, hogy egy edényben 5 kg 500 °C-os lávakő van.
Átlagosan mennyivel hűl le a kő, ha negyed liter 40 °C-os vizet öntünk rá, ami mind elforr?
(A kőre öntött víz nagyon gyorsan felmelegszik és elforr, a melegedés közbeni párolgása elhanyagolható.
A levegőt tekintsük eközben végig 100 °C hőmérsékletűnek.)
Számításainkhoz használjuk a következő kerekített értékeket:
Az emberi test átlagos fajhője 3000 J/kg⋅K , a testhőmérsékletű víz párolgáshője 2420 kJ/kg, a víz forráshője 100 °C-on 2260 kJ/kg.
A lávakő fajhője 870 J/kg⋅K, a víz fajhője 4180 J/kg⋅K, a víz sűrűsége 1 kg/liter .
2018.05.2.
Energiatakarékos hűtőedény
Olyan országokban, ahol nincs megbízható áramellátás, hagyományos hűtők helyett ún. "edény az edényben" (pot-in-pot) eszközöket használnak az ételek hűtéséhez.
Az eszköz lényege, hogy az ételt tároló edényt nedves ruhával takarják le, valamint egy másik, vízzel teli, porózus agyagedénybe állítják.
A rongy és az agyagedény párologtatják a vizet, így hűtik a bennük elhelyezett belső edényt.
Az ételek – elsősorban gyümölcsök – így akár tízszer tovább eltarthatók, mint az eszköz nélkül.
Az eszköz működésének alapja a párolgás, pontosan úgy, mint ahogyan az emberi test esetén az izzadás.
a) Milyen tényezők befolyásolják az edényre helyezett nedves rongyban levő víz párolgásának sebességét?
b) Milyen hővezető tulajdonságú anyagból célszerű kialakítani a tároló edényt?
Javasoljon megfelelő anyagot és választását indokolja!
c) Mennyi hőt von el 40 gramm víz elpárolgása?
(A víz párolgáshője L = 2454 J/g.)
Olyan országokban, ahol nincs megbízható áramellátás, hagyományos hűtők helyett ún. "edény az edényben" (pot-in-pot) eszközöket használnak az ételek hűtéséhez.
Az eszköz lényege, hogy az ételt tároló edényt nedves ruhával takarják le, valamint egy másik, vízzel teli, porózus agyagedénybe állítják.
A rongy és az agyagedény párologtatják a vizet, így hűtik a bennük elhelyezett belső edényt.
Az ételek – elsősorban gyümölcsök – így akár tízszer tovább eltarthatók, mint az eszköz nélkül.
Az eszköz működésének alapja a párolgás, pontosan úgy, mint ahogyan az emberi test esetén az izzadás.
b) Milyen hővezető tulajdonságú anyagból célszerű kialakítani a tároló edényt?
Javasoljon megfelelő anyagot és választását indokolja!
c) Mennyi hőt von el 40 gramm víz elpárolgása?
(A víz párolgáshője L = 2454 J/g.)
Ventilátor
2024.05.1.
Egy V0 = 20 m 3 térfogatú fürdőszobában zuhanyzás után a hőmérséklet 20 °C, a levegő páratartalma pedig ρ0 = 15,6 g/m 3 (ez 90 %-os relatív páratartalmat jelent).
Bekapcsolunk egy szellőztető ventilátort, amely a benti párás levegőt a kinti, szárazabb levegőre cseréli ki, melynek hőmérséklete szintén 20 °C, de páratartalma ρ1 = 6,9 g/m 3 (40 % relatív páratartalom).
A ventilátor akkor kapcsol ki, amikor a benti páratartalom 11,25 g/m3 -re csökken.
A ventilátor légszállító kapacitása Cv = 100 m 3 /h.
Mennyi ideig működik a ventilátor?
(A ventilátor keltette folyamatot közelítsük úgy, hogy a benti 90 %-os páratartalmú levegő egy része egyszerűen helyet cserél azonos mennyiségű kinti, 40 %-os páratartalmú levegővel a megfelelő páratartalom beálltáig.)
Bekapcsolunk egy szellőztető ventilátort, amely a benti párás levegőt a kinti, szárazabb levegőre cseréli ki, melynek hőmérséklete szintén 20 °C, de páratartalma ρ1 = 6,9 g/m 3 (40 % relatív páratartalom).
A ventilátor akkor kapcsol ki, amikor a benti páratartalom 11,25 g/m3 -re csökken.
A ventilátor légszállító kapacitása Cv = 100 m 3 /h.
Mennyi ideig működik a ventilátor?
(A ventilátor keltette folyamatot közelítsük úgy, hogy a benti 90 %-os páratartalmú levegő egy része egyszerűen helyet cserél azonos mennyiségű kinti, 40 %-os páratartalmú levegővel a megfelelő páratartalom beálltáig.)
Üzemanyag égése
2020.06.1.
Egy manapság modernnek mondható autó motorja 6 liter benzint fogyaszt, miközben állandó, 120 km/h nagyságú sebességgel 100 km távolságot tesz meg.
Eközben az autó motorja 26 kW teljesítményt ad le.
Az égésből felszabaduló energia hány százalékát tudja a motor az autó meghajtására átalakítani?
(A benzin sűrűsége 0,75 kg/dm³, égéshője 44 MJ/kg.)
Eközben az autó motorja 26 kW teljesítményt ad le.
Az égésből felszabaduló energia hány százalékát tudja a motor az autó meghajtására átalakítani?
(A benzin sűrűsége 0,75 kg/dm³, égéshője 44 MJ/kg.)
2018.10.1.
Egy szénnel működő hőerőmű minden egyes kilogramm szén elégetésével 1,8 kWh elektromos energiát állít elő.
a) Mekkora az erőmű hatásfoka?
b) Mennyi szenet kell elégetni az erőműben, hogy az itt termelt energiával működő elektromos bojlerben 100 liter, 10 °C hőmérsékletű vizet 80 °C-ra melegítsünk?
(A szén égéshője 2,7·104 kJ/kg, a víz sűrűsége 1000 kg/m3 , a fajhője 4200 J/kg ∙ °C, Az elektromos bojler hatásfokát tekintsük 100%-osnak!)
a) Mekkora az erőmű hatásfoka?
b) Mennyi szenet kell elégetni az erőműben, hogy az itt termelt energiával működő elektromos bojlerben 100 liter, 10 °C hőmérsékletű vizet 80 °C-ra melegítsünk?
(A szén égéshője 2,7·104 kJ/kg, a víz sűrűsége 1000 kg/m3 , a fajhője 4200 J/kg ∙ °C, Az elektromos bojler hatásfokát tekintsük 100%-osnak!)
Hőmérő
2020.06.2.
Galilei-hőmérő.
A Galilei-hőmérő egy folyadékkal töltött, lezárt üveghenger, melyben kismértékben eltérő átlagsűrűségű gömböcskék vannak elhelyezve.
Mindegyik gömböcske alján egy kis réztábla függ, rajta egy számmal.
A bezárt folyadék sűrűsége a hőmérséklet növekedésével jelentősen csökken, míg a gömbök átlagsűrűsége lényegében változatlan marad.
A gömbök a hőmérséklet emelkedésével egymás után lesüllyednek a henger aljára, minden két fokkal történő hőmérséklet-emelkedés után egy újabb gömb.
A folyadék hőmérséklete a még le nem süllyedt gömbök közül legalsón függő tábláról olvasható le.
A folyadék sűrűségét egy adott hőmérséklet-tartományban az alábbi grafikon adja meg.
Kaphatók a kereskedelemben 10, de akár 25 gömböt tartalmazó, nagyobb hőmérők is.
Ezeknél a modelleknél is 2 fokonként süllyednek le az újabb gömbök.
a) Milyen erők hatnak a folyadékban lévő gömbökre?
Mitől függ, hogy egy gömb úszik vagy lesüllyed?
b) Miért süllyednek le egymás után a gömbök a hőmérséklet emelkedésével?
A legalacsonyabb és a legmagasabb hőmérsékletet jelző gömb közül melyiknek nagyobb az átlagsűrűsége?
c) Mekkora a hőmérő pontossága, és mi határozza meg a mérési tartományát?
d) Mekkora annak a 4,5 cm3 térfogatú gömbnek a tömege, amelyik 20 °C hőmérséklet esetén éppen lebeg a folyadékban?
A Galilei-hőmérő egy folyadékkal töltött, lezárt üveghenger, melyben kismértékben eltérő átlagsűrűségű gömböcskék vannak elhelyezve.
Mindegyik gömböcske alján egy kis réztábla függ, rajta egy számmal.
A bezárt folyadék sűrűsége a hőmérséklet növekedésével jelentősen csökken, míg a gömbök átlagsűrűsége lényegében változatlan marad.
A gömbök a hőmérséklet emelkedésével egymás után lesüllyednek a henger aljára, minden két fokkal történő hőmérséklet-emelkedés után egy újabb gömb.
A folyadék hőmérséklete a még le nem süllyedt gömbök közül legalsón függő tábláról olvasható le.
A folyadék sűrűségét egy adott hőmérséklet-tartományban az alábbi grafikon adja meg.
Kaphatók a kereskedelemben 10, de akár 25 gömböt tartalmazó, nagyobb hőmérők is.
Ezeknél a modelleknél is 2 fokonként süllyednek le az újabb gömbök.
Mitől függ, hogy egy gömb úszik vagy lesüllyed?
b) Miért süllyednek le egymás után a gömbök a hőmérséklet emelkedésével?
A legalacsonyabb és a legmagasabb hőmérsékletet jelző gömb közül melyiknek nagyobb az átlagsűrűsége?
c) Mekkora a hőmérő pontossága, és mi határozza meg a mérési tartományát?
d) Mekkora annak a 4,5 cm3 térfogatú gömbnek a tömege, amelyik 20 °C hőmérséklet esetén éppen lebeg a folyadékban?
