Lösningar till BI

Transkript

1 Lösningar till BI V 5010 m 1a. Förådstuben: n ( p1 p21) 7 MPa 144 mol. RT (8,31 J/mol K) 293 K 1b. Experimenttuben : pv n n1 n n 3,28 n 147 mol RT nrt 147 8,31293 Ny volym blir då: V 44,8. 6 p 810 1c. Förflyttningen från förådstuben med det högre trycket innebär att gasen expanderar. Detta kostar energi eftersom det genomsnittliga avståndet mellan gasatomerna måste öka. Denna energi kan bara komma från den kinetiska energin hos gasen som alltså måste minska vilket, via 3/2 kt, gör att även temperaturen minskar. 2a. Mättnadskoncentrationen av vattenånga i luft är 198, 240 respektive 423 g/m 3 vid temperaturena 70, 75 och 90 C. Den relativa fuktigheten i bastun ligger då mellan 198/423 och 240/423 d.v.s. mellan 47 och 57 %. 2b. Luftfuktigheten ökar vilket ökar värmeövergången till huden vilket, i sin tur, gör att den konstanta 90-gradiga temperaturen upplevs som mycket "varmare". Jämför extremfallet att bada i 90-gradigt vatten. 3. Kopparledningen smälter när den av blixten genererade värmeenergin i tråden blir lika med smältvärmen: 2 L 2 Qel P t U I t R I t I t, där betecknar resistiviteten A -8 2 och L längden av tråden med arean A. 1,72 10 m /m. Q m L A I f f f max A 2 t f. 2,6 MA. Det är alltså främst den korta varaktigheten hos blixen som gör att ledningen inte smälter 4. Avläs punkterna 1 och 2 i diagrammet. 1: (11,5 l, 2,0 atm), 2: (22,5 l, 1,0 atm). 12 V2 W pdv, W W W. W V1 gas arean av en rektangel + en triangel 1 1 atm (22,5 11,5) 1 atm (22,5 11,5) 1671 J 2 V1 V1 3 3 W21 nrt ln( ) pv 1 1 ln( ) 2 atm11,5 10 m ln(11,5/ 22,5) 1564 J V V W gas 108 J. 2 2

2 5a. Beräkna spänningen mellan punkterna A och B till storlek och tecken Räkna först ut ersättningsresistansen för de två parallell kopplade motstånden: medför R parallell = 1,5 kω Kirchoffs potentialvandring, hela slingan från punkten A, tänkt strömriktning medurs, dvs spänningsfall i strömmens riktning. U = R I, vi ansätter ett U AB med en godtycklig riktning I I I = 0 => I = 0 => I = 0,144A. Spänningen i punkten A är (Utgå från punkten A) : U AB =0 => U AB =-740.8V med införda tecken 5b. Vad är potentialen i punkten A i kretsen nedan? Kirchoffs potential vandring med utgångspunkt från jord punkten, tänkt strömriktning moturs Hela varvet: 0= +4I I + 7I 8-17I =-1 I= 59mA Potentialen i punkt A blir då: = U A U A = +3.24V 5c. Beräkna U 1 i kretsen Kirchoffs potential vandring från jord punkten, tänkt strömriktning medurs, Hela varvet: 0=-3I+4-13I-5-4I+3 20I=2 I=0,1A U 1 =4 0,1=0,4 V

3 6a. En strömslinga i ett magnetfält betraktas rakt uppifrån. En punkt på slingan är markerad med A. Åt vilket håll är kraftverkan riktad i denna punkt? Beskriv hur du kommer fram till detta. Högerhands regeln ger, med v i strömmens riktning, att kraftverkan i punkten A är riktad rakt ut ur papperet 6b. I byn Håla har man ännu inte bytt till växelströms nät utan använder fortfarande Edisons likspänningssytem. I matarledningen till en mindre industribyggnad går en ström på 130 A. I den parallella återledaren, placerad 1 m från matarledningen flyter samma ström. Är kraftverkan mellan ledarna attraktiv eller repulsiv? Högerhandsregeln (tummen i strömriktningen, fingrarna i b-fältets riktning) ger att då strömmarna är motriktade repellerar ledarna varandra. 6c. En kraftledning är dragen i väst-östlig riktning. Det jordmagnetiska fältet på platsen är 100 µt. I ledningen går en ström på 130 A. Hur stor kraftverkan per meter påverkas ledningen av p.g.a. det jordmagnetiska fältet? 13 mn

4 7a. En spole av koppartråd med diametern 0,78 mm har en total resistans av 23 Ω. Beräkna trådens totala längd. Resistiviteten för en koppartråd vid rumstempratur är 1, Ωm. Beräkna trådens totala längd. 7b. En elektron som rör sig i ett magnetfält med hastigheten v = m/s påverkas av en kraft F = 7, N vinkelrätt mot rörelseriktningen. Hur stor är den magnetiska flödestätheten? 8. Effektivvärdet av fasspänningen är 230 V i trefassystemet nedan. Beräkna strömmarna I 1, I 2 och I 3. Rita visardiagram med samtliga beteckningar, lös grafiskt eller med hjälp av cosinussatsen. Ledning: Gör Kirchhoffs potentialvandring för att kunna rita ett korrekt visardiagram. Fasspänningen är 230 V och huvudspänning mellan två faser är = 400 V Detta medför att : Vi inser även att adderat som vektorer. Kirschoffs potentialvandring stora varvet (spänningsfallen är R I): 0= + = 63, dvs strömmen ligger i fas med, skall alltså ritas i fas lilla varvet överst: 0= = - ritas i - axeln Figuren nedan ger med hjälp av cosinussatsen:

5 = Vilket ger