Skriftlig Fysik STX A August 2009

Opgave 1

Vi ved at energien, E, som funktion af tiden, ∆t og og effekten, P , er givet ved: E = ∆t · P Energien pr. areal, A, er da givet ved E = ∆t · P Vi indsætter vores kendte værdier og finder E )s · 430 W m J m Energien der modtages i 1 m jord på den omtalte vinterdag er altså 1, 24 · 10 J b Opvarmningen og smeltningen af isen skal ses som to seperate processer. Energien der skal til for at opvarme et stof, Q er givet ved: Q hvor ∆T er temperaturstigningen, m er massen, og c er stoffets specifikke varmekapacitet Den energi der skal til for at smelte et stof med massen, m er givet ved: Q = m · L hvor L er stoffets specifikke smeltevarme, og kan slåes op i et fysisk opslagsværk.

Under forudsætning af at alt varmen fra solen går til opvarmning og smeltning af isen, gælder følgende: E = Q + Q = m · L m E m m = E ∆T · c + L Is specifikke varmekapacitet ved 5, 0 C er 2, 06 . Under antagelse af at is’ specifikke smeltevarme er uafhængig af tryk (og derfor er 334·10 ) finder vi massen af det smeltede is på et døgn: m J C · 2060 = 120, 5kg I virkeligheden er isens smeltevarme trykafhængig og i en højde af 4000 m er trykket væsentligt forskellige fra 1 atm hvor smeltevarmen normalt angives. At udregne den korrekte smeltevarme er dog en meget stor opgave der falder uden for denne besvarelses rammer.

Densiteten af is med en temperatur på 5, 0 C er ρ , og dermed finder vi volumen af det smeltede is: V m 120, 5kg = 0, 1314m Da dette volumen er 1m kan vi konkludere dybden af det smeltede is, d , er: d 0, 1314m 1m = 0, 1314m Altså vil isen på den pågældende dag være smeltet 13, 1cm ned, under de ovenstående antagelser.

Opgave 2

Vi opstiller reaktionsskemaet for processen. Ra → P b + C Vi ved at Q-værdien for en proces er givet ved: Q = −∆m · c hvor ∆m er massedefekten og c er lysets hast.