TFY4115 Fysikk. Institutt for fysikk, NTNU. Høsten 2013. Øving 10. Tips.

Oppgave 1.

Vanndamp kan med god tilnærmelse betraktes som en ideell gass. For de fleste stoffer kan volumet i fast form og væskeform neglisjeres i forhold til volumet i gassform. Det ytre trykket ved fordamping tilsvarer det konstante atmosfæretrykket. Fasitsvar: I underkant av åtte prosent.

Oppgave 2.

Adiabatkonstanten for en- og to-atomige gasser er gitt i forelesningene. (Vi skal snart prøve å forstå hvorfor adiabatkonstanten er forskjellig for ulike gasser.) Når du fastlegger forholdene mellom de tre temperaturene, bør du komme fram til at

T_{a}/T_{b} = (V_{b}/V_{a})^{γ−1} og T_{a}/T_{c} = (V_{b}/V_{a})^{γ}.

En Carnot-maskin vil ha ca tre ganger så stor virkningsgrad.

Oppgave 3.

Oppgaven beskriver og etterspør effekter, dvs energier (varme, arbeid) pr tidsenhet, men med en fast tidsenhet kan vi selvsagt velge å la alle energistørrelser som inngår i regningene representere effekter. Svar: Ca 72 tonn pr sekund.

Oppgave 4.

b) For ideell to-atomig gass er C_{V} = 5nR/2 (som trengs for å bestemme Q_{4}). Beregn størrelser pr mol, eller regn med n mol gass. Dette har selvsagt ingen betydning for beregnede virkningsgrader. Fasitsvar:

\frac{1 − α}{1 + (5/2)(1 − α)/ ln β} ,

der α = T_{c}/T_{h} og β = kompresjonsforholdet.

Oppgave 5.

a. Husk at faseovergangene (smelting, fordampning) foregår ved konstante temperaturer.