HTX Fysik A 2011 13. december - Besvarelse af eksamenssæt

HTX Fysik A 13. december 2011

htx113-FYS/A- Alle opgaver er for så vidt muligt regnet med WordMat, da vores erfaring viser, at det er langt det hurtigste værktøj at anvende. Husk at skrive en kommentar om, at beregningerne er foretaget ved hjælp af WordMat som første linje til besvarelsen, så censor ved hvor tallene kommer fra.

Opgave 1

a) Der er følgende sammenhæng mellem varmekapaciteten  og den specifikke varmekapacitet  Varmekapaciteten for blandingen af vand og saft kan bestemmes som: Hvor: Massen af koncentreret saft svarer til stigningen i det tal, vægten viser, når saften hældes i: Samme princip gælder for vandet: Vi får så: Varmekapaciteten af saftevandet er altså ca.  b) Vi ser glasset, vandet og saftevandet som et isoleret system og ser således bort fra varmeudveksling med luften omkring systemet. Den samlede energitilvækst skal da være lig med nul, da systemet ikke tilføres energi udefra. Det vil sige: Den samlede energitilvækst er lig med energitilvæksten af glasset, vandet og den koncentrerede saft, så: For hver af disse gælder, at: Af ikke-anvendte oplysninger har vi, at: Starttemperaturerne opskrives: Vi får så: Den fælles temperatur af saftevand og glas, når der er opnået ligevægt, er således på  (idet der ses bort fra varmeudveksling med omgivelserne).

Opgave 2

a) Resistansen af en pære kan bestemmes som: Hvor  er spændingsfaldet over pæren, og  er strømstyrken gennem pæren. Det er netop disse to størrelser, der måles af hhv. voltmeteret og amperemeteret, så: Dvs.: Resistansen af en kertelpære i opstillingen på figur 2.2 er på . b) Effekten som afsættes i kredsløbet kan bestemmes som: Da kertelpærerne er parallelkoblede gælder der, at: Pærerne er ens, så: Det vil sige: Den afsatte effekt i kredsløbet bliver så: Vi konkluderer, at der afsættes  i kredsløbet vist på figur 2.1. c) I en seriekobling er strømstyrken den samme i hele kredsløbet, så placeringen af amperemeteret er ligegyldig. Voltmeteret skal placeres omkring én af pærerne, da vi kun ønsker at måle spændingsfaldet over den ene pære (det er ligegyldigt hvilken pære vi vælger, da de er ens). Vi tegner en mulig opstilling: d) Resistansen af en Wolfram-tråd (og andre lignende materialer) er temperaturafhængig på følgende måde: Hvor  er resistansen ved 0 C. Formlen kan generaliseres til: er resistansen af én af de tændte pærer i figur 2.3.