Dampstrygejern Fysik A Maj 2007

Opgave 4

a Sammenhængen i mellem effekt, P , strømstyrke, I, og spændingsforskel, U, er givet ved: P = U · I ⇔ I = P U Ved indsættelse fås: I = 1350W 230V = 5, 9A Der er altså en strømstyrke på 5, 9A igennem resistoren. b Energien, der skal tilføres for at få vandet til at fordampe er givet ved: Q = Q + Q Vi ved at der gælder: Q og Q = m · L hvor m er massen, c er vands specifikke varmekapacitet (som findes til 4, 18 ved opslag), ∆T er temperatur stigningen op til kogepunktet og L er vand specifikke forved opslag).

Vi finder altså: Q = Q + Q Ved indsættelse finder vi: Q = 0, 2kg J C · kg J kg = 520, 5kJ Den gennemsnitlige effekt over tidsrummet, ∆t, er givet ved: P = ∆Q ∆t Idet energien tilføres over 15min finder vi: P = 520, 5kJ (15 · 60) s = 0, 578kW Altså er den gennemsnitlige effekt over de 15 minutter på 0, 578kW . c Vi aflæser på vores graf at det tager 150 sekunder at opvarme pladen til den maximale temperatur. Energien der påkræves for at foretage denne opvarmningen findes ved formlen E = P · t Idet vi kender effekten fra delopgave a (vi formoder at der er tale om den samme resistor) kan vi finde: Altså skal der bruges 202,5 kJ for at opvarme metalpladen fra 18 C til 162 C.

Vi ved at der gælder: Q ∆T Bemærk forskellen i mellem varmekapacitet (c) og specifik varmekapacitet (C). Sidstnævnte gælder for et bestemt stof, hvor det førstnævnte gælder for et objekt. Dette skel kommer til at udtryk ved at den specifkkke varmekapacitet er masseafhængig. Vi finder da: C J C kJ C Vi bestemmer nu hastigheden hvormed metalpladen taber energi mens den ikke er tilsluttet resistoren. Denne er givet ved hældningen på grafen. Vi kan se at grafen, efter termostaten har slukket for strømmen igennem resistoren, er tilnærmelsesvis retlinet.