c) (max 2p) Arbetet som utförs av gasen är lika med arean under p(v)-grafen. Antalet signifikanta siffror i svaret är två. Graf.

Relevanta dokument
Tentamen ellära 92FY21 och 27

Lösningsförslag till deltentamen i IM2601 Fasta tillståndets fysik. Teoridel

vara n-dimensionella vektorer. Skalärprodukten av a och b betecknas a b ) vara tvådimensionella vektorer. Skalärprodukten av a och b är

Rätt svar (1p): u A. α β A B. u B. b) (max 3p) I början har endast puck A rörelseenergi: E AB,i = 1 2 m Av 2 A = 1 2 m Au 2 A

Fysiktävlingen Lösningsförslag. Uppgift 1. Vi får anta att kinetisk energi övergår i lägesenergi, och att tyngdpunkten lyftes 6,5 m.

Skriftlig tentamen i Elektromagnetisk fältteori för π3 (ETEF01) och F3 (ETE055)

Tentamen i ETE115 Ellära och elektronik, 3/6 2017

Kompletterande formelsamling i hållfasthetslära

Lösningar till tentamen i EF för π3 och F3

Lösningsförslag till deltentamen i IM2601 Fasta tillståndets fysik. Torsdagen den 15 mars, Teoridel

N atom m tot. r = Z m atom

1 Föreläsning IX, tillämpning av integral

93FY51/ STN1 Elektromagnetism Tenta : svar och anvisningar

Lösningar till repetitionstentamen i EF för π3 och F3

Där a mol av ämnet A reagerar med b mol av B och bildar c mol av C och d mol av D.

XIV. Elektriska strömmar

SF1625 Envariabelanalys

INLEDNING: Funktioner (=avbildningar). Beteckningar och grundbegrepp

Tentamensskrivning i Mekanik (FMEA30) Del 1 Statik- och partikeldynamik Lösningsförslag

Tentamen för FYSIK (TFYA68), samt ELEKTROMAGNETISM (TFYA48, 9FY321)

Tentamen i ETE115 Ellära och elektronik, 25/8 2015

x = x = x = x=3 x=5 x=6 42 = 10x x + 10 = 15 x = = 20 x = 65 x + 36 = 46

m 2,0 1,5 1,0 0,5 2 p. Värden som godkänns är 0,19 m/s 0,23 m/s STUDENTEXAMENS- NÄMNDEN ANVISNINGAR FÖR BEDÖMNINGEN AV MODELLPROVET I FYSIK

SF1625 Envariabelanalys

Tentamen ETE115 Ellära och elektronik för F och N,

Byt till den tjocka linsen och bestäm dess brännvidd.

1 Bestäm Théveninekvivalenten med avseende på nodparet a-b i nedanstående krets.

Tentamen för FYSIK (TFYA68), samt ELEKTROMAGNETISM (TFYA48, 9FY321)

Tentamen i Elektromagnetisk fältteori för π3 och Modellering och simulering inom fältteori för F3, 29 augusti, 2008, kl

Tentamen för FYSIK (TFYA68), samt ELEKTROMAGNETISM (TFYA48, 9FY321)

13. Energimetoder. r R

GEOMETRISKA VEKTORER Vektorer i rummet.

ξ = reaktionsomsättning eller reaktionsmängd, enhet mol.

Reliability analysis in engineering applications

Tentamen i mekanik TFYA16

Potentialteori Mats Persson

Tentamen för FYSIK (TFYA68), samt ELEKTROMAGNETISM (TFYA48, 9FY321)

Vektorer. Avsnitt 1. Ange lägesvektorerna för de två väteatomerna på formen: r = x ˆx + y ˆx

Tentamen i ETE115 Ellära och elektronik, 10/1 2015

Materiens Struktur. Lösningar

TMV151/TMV181. Fredrik Lindgren. 19 november 2013

Dnr 6/002/2006. Till pensionsstiftelser som bedriver tilläggspensionsskydd och är underställda lagen om pensionsstiftelser

Lösningar till uppgifter i magnetostatik

SF1626 Flervariabelanalys Tentamen 8 juni 2011, Svar och lösningsförslag

Skriftlig tentamen i Elektromagnetisk fältteori för π3 (ETEF01) och F3 (EITF85)

C100-LED Duschhörn med LED-Belysning

θ = M mr 2 LÖSNINGAR TILL PROBLEM I KAPITEL 10 LP 10.1

Lösningar basuppgifter 6.1 Partikelns kinetik. Historik, grundläggande lagar och begrepp

Tentamen i Elektromagnetisk fältteori för π3 och Modellering och simulering inom fältteori för F3, 17 december, 2007, kl. 8 13, lokal: Gasque

LEDNINGAR TILL PROBLEM I KAPITEL 9. Förklaring till dragkraftens storlek är: f

Mekanik. Fysik 4, Rörelselagarna. En kropps rörelse. Grafer. Likformig rörelse. Herman Norrgrann Sir Isaac Newton, Likformig rörelse

Definition. En cirkel är mängden av de punkter i planet vars avstånd till en given punkt är (*)

a sin 150 sin 15 BC = BC AB 1.93 D C 39º 9.0

Grundläggande energibegrepp

VECKANS LILLA POSTKODVINST á kronor Inom nedanstående postkoder vinner följande 219 lottnummer kronor vardera:

Lösningar till tentamen i EF för π3 och F3

TENTAMEN HF0021 TEN1. Program: Examinator: Datum: Tid: :15-17:15. , linjal, gradskiva. Lycka till! Poäng

Diskreta stokastiska variabler

a) Vi kan betrakta luften som ideal gas, så vi kan använda allmänna gaslagen: PV = mrt

Svar och anvisningar

Tentamen ellära 92FY21 och 27

Textil mekanik och hållfasthetslära

Svar och anvisningar

TENTAMEN. Institution: Fysik och Elektroteknik. Examinator: Pieter Kuiper. Datum: 7maj2016. Tid: 5timmar Plats: Kurskod: 1FY803

Räkneövning 1 atomstruktur

Nautisk matematik, LNC022, Lösningar

Lösningsanvisningar till tentamen i SI1161 Statistisk fysik, 6 hp, för F3 Onsdagen den 2 juni 2010 kl

Uppsala Universitet Matematiska Institutionen Thomas Erlandsson

TATA42: Tips inför tentan

MATLAB-Laboration. Linjär algebra med geometri Handledare: Karim Daho IT-1 Björn Andersson Johannes Nordkvist Erik Isoniemi

Kap 4 energianalys av slutna system

äkta Bredband, ett krav för framtidens multiservice nät?

Mekanik för I, SG1109, Lösningar till problemtentamen,

Att mäta, hur mäter vi och vilka referenser använder vi?

Tentamen i Mekanik D, TKYY , kl 14:00-19:00

Sfärisk trigonometri

Föreläsning 1. Elektronen som partikel (kap 2)

Tentamen i ETE115 Ellära och elektronik, 4/1 2017

Nya regler för plåtbalkar-eurokod 3-1-5

Tentamen i ELEKTROMAGNETISM I, för F1 och Q1 (1FA514)

PASS 1. RÄKNEOPERATIONER MED DECIMALTAL OCH BRÅKTAL

Fiskars avdelning pä Finlands Mässas 50-àrs jubileumsmässa.

Analys grundkurs B lab 1. Stefan Gustafsson Per Jönsson Fakulteten för Teknik och Samhälle, 2013

WALLENBERGS FYSIKPRIS

Matematisk statistik för B, K, N, BME och Kemister

Definition. En cirkel är mängden av de punkter i planet vars avstånd till en given punkt är

Tillämpad Matematik I Övning 4

Sammanfattning av räkneövning 1 i Ingenjörsmetodik för ME1 och IT1. SI-enheter (MKSA)

anslås på kursens hemsida Resultatet: anslås på kursens hemsida Granskning:

POSTKODVINSTER á kronor Inom nedanstående postkoder vinner följande 307 lottnummer kronor vardera:

Tyngdkraftfältet runt en (stor) massa i origo är. F(x, y, z) =C (x 2 + y 2 + z 2 ) 3 2

H1009, Introduktionskurs i matematik Armin Halilovic. Definition. En cirkel är mängden av de punkter i planet vars avstånd till en given punkt är

2 Bj rkfeltbjon d r k èk =;:::;pè betecknar A:s olika egenv rden och n k r den algebraiska multipliciteten hos egenv rdet k. Om multipliciteten hos et

LEDNINGAR TILL PROBLEM I KAPITEL 3 (1-48)

Matematisk Modellering Övning 1

M edlem sblad för H allsbergsn aturskyddsförening N r2 1999

ɛ r m n/m e 0,43 0,60 0,065 m p/m e 0,54 0,28 0,5 µ n (m 2 /Vs) 0,13 0,38 0,85 µ p (m 2 /Vs) 0,05 0,18 0,04

M6410C,L / M7410C Öka / minska ställdon

Fysik Prov 1 1:e April, 2014 Na1

Facit - Tänk och Räkna 4a

Transkript:

Diplomingenjörs- och rkitektutildningens gemensmm ntgning - di-ntgning 2018 Ingenjörsntgningens pro i fysik 30.5.2018, modellösningr A1 I en cylinder med en kol finns n = 2,04 mol en idel gs. Det tillförs ärme till gsen och då ändrr gsens tryck och olym. I tellen nedn ges uppmätt ärden på gsens olym V och tryck p. Volym V (dm 3 ) 20,0 30,0 40,0 50,0 60,0 70,0 80,0 90,0 Tryck p (kp) 168 193 210 229 252 271 288 309 ) Rit upp gsens tryck p som funktion olymen V, ds. p(v). ) Bestäm gsens tempertur då trycket är 205 kp. c) Bestäm det rete som utförs gsen då olymen ökr från V 1 = 25 dm 3 till V 2 = 85 dm 3. Serieis ärden: p n V 1 V 2 (kp) (mol) (dm 3 ) (dm 3 ) A 205 2,04 25 85 B 175 2,04 35 85 C 195 2,04 25 75 D 185 2,04 35 75 ) (mx 2p) Tellens ärden läggs in i ett (V,p)-koordintsystem. I experimentet justers krften som erkr på kolen och därmed också det rete som utförs gsen, så tt trycket stiger linjärt som funktion gsens olym. ) (mx 2p) Volymens ärde läses från grfen då trycket är p = 205 kp, då är olymen V = 37 dm 3. Med hjälp idel gslgen kn mn räkn ut gsens tempertur: Rätt sr: p V = nrt = T = p V nr T (K) 450 230 370 300 c) (mx 2p) Aretet som utförs gsen är lik med ren under p(v)-grfen. W = V2 V 1 p dv = 14 kj = 447 K = 450 K 300 200 100 0 20 40 60 Volym V [dm 3 ] 80 Rätt sr: 280 240 200 W (kj) 14 12 12 9,6 20 40 60 Volym V [dm] 80 Anisningr för edömningen: Antlet signifiknt siffror i sret är tå. Grf. 2018 Alto-yliopisto, Lppeenrnnn teknillinen yliopisto, Oulun yliopisto, Tmpereen teknillinen yliopisto, Turun yliopisto, Vsn yliopisto, Åo Akdemi

Diplomingenjo rs- och rkitektutildningens gemensmm ntgning - di-ntgning 2018 Ingenjo rsntgningens pro i fysik 30.5.2018, modello sningr A2 Ett rn som sitter i en k lke, som r fststt i en st ng, snurrs p hl is med j mn frt l ngs en cirkeln. Rdien p k lkens n r r = 5,00 m, k lkens nhstighet r = 3,40 m/s, och k lkens och rnets smmnlgd mss r m = kg. St ngen nts r l tt. ) Ber kn k lkens ccelertion och rit en ild d r ccelertionens riktning frmg r. (2p) ) K lken romss med en krft = 18,0 N som r riktd prllellt med k lkens n. Rit de krfter som erkr p den romsnde k lken och est m hur l ng tid det tr fo r k lken tt stnn. (4p) Serieis rden: r (m) (m/s) A 5,00 3,40 B 5,00 3,10 C 5,00 3,70 D 5,00 2,80 m (kg) ) (mx 4p) Med hj lp Newtons II lg kn mn r kn ut k lkens tngentiell ccelertion. = mt = t = m T Eftersom soluteloppet krften som romsr k lken r konstnt r ocks den tngentiell ccelertionen konstnt: d = = dt t tj Tiden fo r inromsningen t j lir t = (N) 18,0 19,0 17,0 19,0 tj = Krftdigrm fo r uppgift 2. m = 6,61 s R tt sr: ) (mx 2p) K lkens ccelertion: c = 2 R tt sr: c (m/s2 ) 2,31 1,92 2,74 1,57 (m/s2 ) 2,312 1,922 2,738 1,568 r = 2,31 m/s2 c tj (s) 6,61 5,71 7,62 5,16 (s) 6,611 5,711 7,618 5,158 Anisningr fo r edo mningen: Antlet signifiknt siffror i sret r tre. iguren i uppgift 2. 2018 Alto-yliopisto, Lppeenrnnn teknillinen yliopisto, Oulun yliopisto, Tmpereen teknillinen yliopisto, Turun yliopisto, Vsn yliopisto, A o Akdemi

Diplomingenjörs- och rkitektutildningens gemensmm ntgning - di-ntgning 2018 Ingenjörsntgningens pro i fysik 30.5.2018, modellösningr A3 En rk ledre (l = 12 cm) drs med en jämn hstighet i ett homogent mgnetfält (B = 0,55 T). ) Klrgör ilken änd på ledren, eller, som får en positi lddning. (2p) ) Det mäts en spänning U = 0,61 V melln ledrens ändor. Bestäm ledrens hstighet. (4p) B l iguren i uppgift 3. ) (mx 4p) E E B A och C serierns krftdigrm. E B E B och D serierns krftdigrm. Serieis ärden: l B U (cm) (T) (V) A 12 0,55 0,61 B 12 0,59 0,53 C 12 0,68 0,43 D 12 0,49 0,48 ) (mx 2p) När sten rör sig i mgnetfältet erkr en krft på de fri elektronern i metllen B = q B = e B = B = eb B igur serie A och C. B igur serie B och D. Krften rikts mot -ändn på sten och därmed får stens -änd en positi lddning. Elektronströmmen i sten mot -ändn pågår tills den mgnetisk ( B ) och den elektrisk krften ( E ) är lik stor, lterntit från Newtons II: lg följer = B + E = 0 = B = E = eb = ee = = E B Vid jämikt är elfältet E i sten homogent och konstnt, då gäller för den uppmätt spänningen U = El = lb. Stens hstighet lir Rätt sr: Anisingr för edömningen = U Bl = 9,2 m/s (m/s) (m/s) 9,2 9,24 7,5 7,49 5,3 5,27 8,2 8,16 Antlet signifiknt siffror i sret är tå. 2018 Alto-yliopisto, Lppeenrnnn teknillinen yliopisto, Oulun yliopisto, Tmpereen teknillinen yliopisto, Turun yliopisto, Vsn yliopisto, Åo Akdemi

Diplomingenjo rs- och rkitektutildningens gemensmm ntgning - di-ntgning 2018 Ingenjo rsntgningens pro i fysik 30.5.2018, modello sningr A4 Bromsstr lning, som genererts med ett ro ntgenro r, och krkteristisk ro ntgenstr lning kn n nds fo r tt underso k kristllstrukturer. Atomern i en kristll formr ett kristllgitter d r tomern r ordnde i en periodiskt upprepnde struktur. Genom tt underso k intensitetsfo rdelningen p str lningen som o jts i ett kristllgitter kn mn erh ll informtion om st ndet melln tomern i gittret. ) Elektroner ccelerers i ett ro ntgenro r med hj lp en sp nning p 25 kv. Ber kn minimi rdet p gl ngden hos den romsstr lning som uppst r d hel elektronens ro relseenergi omndls till str lning. (2p) ) V gl ngden p den krkteristisk ro ntgenstr lningen i ett ro ntgendiffrktionstest r 1,8 10 10 m. I testet oserers fo rst ordningens interferensmximum med inkeln = 21. Best m med hj lp Brggs lg (2d sin = nλ) st ndet d melln tomlgren. (1p) c) H rled Brggs lg utg ende fr n situtionen i ilden. (3p) d c = eu λmin = λmin = 2d sin = λ = d= λ = 2,5 10 10 m 2 sin R tt sr: d (10 10 m) 2,5 3,5 2,9 3,7 (10 10 m) 2,51 3,48 2,91 3,72 c) (mx 3p) o r tt konstrukti interferens skll ske m ste skillnden i g melln de t str lrn 2 r r en multipel gl ngden, ds.: 2 r = nλ ) (mx 2p) D elektroner ccelerers i ett ro ntgenro r r W = Ek enligt retsprincipen och soluteloppet retet som utfo rts p elektronern r lik stort som fo r ndringen i elektronerns potentilenergi W = Ep = eu. Eletronens kinetisk energi d den tr ffr noden r d rmed Ek = eu. D elektronen tr ffr noden fo r ndrs dess ro relseenergi till str lningsenergi E = h f. D ll ro relseenergi o erg r till str lning g ller E = h f mx = h r n Brggs lg, d n = 1, f r mn: iguren i uppgift 4. ) (mx 1p) Serieis rden: U (kv) ( ) A 25 21 B 15 15 C 19 18 D 28 14 I figuren ser mn tt r = d sin. I och med det r t f r mn fo ljnde illkor fo r konstrukti interigur som isr skillnden i g. ferens, ds. Brggs lg: 2d sin = nλ Anisningr fo r edo mningen: Antlet signifiknt siffror i sret r t.. hc = 5,0 10 11 m eu R tt sr: λmin (10 11 m) 5,0 8,3 6,5 4,4 (10 11 m) 4,96 8,27 6,53 4,43 2018 Alto-yliopisto, Lppeenrnnn teknillinen yliopisto, Oulun yliopisto, Tmpereen teknillinen yliopisto, Turun yliopisto, Vsn yliopisto, A o Akdemi

Diplomingenjörs- och rkitektutildningens gemensmm ntgning - di-ntgning 2018 Ingenjörsntgningens pro i fysik 30.5.2018, modellösningr A5 Vi grnskr koppr rs ermi-energi är 1,14 10 18 J. ) Hur stor är snnolikheten tt energitillståndet som ligger 0,24 10 19 J onför ermi-energin är estt då temperturen är 950 K? ) Hur stor är tätheten ledningselektroner hos koppr? c) Uppsktt hur mång ledningselektrontillstånd koppr hr per kuikmeter i energiinterllet (E k B T, E ) id temperturen 950 K? ) (mx 2 p) Snnolikheten kn eräkns med ermi-fördelningen, ds. med hjälp ektion (2) i teoridelen: 1 P(E) = e (E E )/k B T + 1. Då temperturen är T = 950 K och skillnden i energi är lir exponenten i föregående uttryck E E = 0,24 10 19 J E E k B T = 0, 24 10 19 J 1,3807 10 23 = 1, 8298. J/K 950 K Snnolikheten för tt ett tillstånd är estt lir i och med dett : 0,138. P(E) = 1 e (E E )/k B T + 1 = 1 e 1,8298 = 0,13827 0,14. + 1 ) (mx 2 p) Tätheten ledningselektroner kn mn räkn med hjälp ektion (5) i teoridelen: : 8,619 10 28 m 3. n = 8 2πm 3/2 2E 3/2 h 3 3 = 8 2π (9,1094 10 31 kg) 3/2 2 (1,14 10 18 J) 3/2 (6,6261 10 34 Js) 3 3 = 8,6190 10 28 m 3 8,62 10 28 m 3. c) (mx 2 p) Metod 1: Antlet tillstånd per olymenhet kn uppsktts äl genom tt multiplicer det undersökt energiinterllet E = k B T med tillståndstätheten id ermi-energin g(e ), som kn eräkns med hjälp ektion (1) i teoridelen. Det ill säg: g(e ) E = 8 2πm 3/2 1/2 E k B T h 3 = 8 2π (9,1094 10 31 kg) 3/2 (6,6261 10 34 Js) 3 (1,14 10 18 J) 1/2 1,3807 10 23 J/K 950 K = 1,4876 10 27 m 3 1,5 10 27 m 3. Metod 2: Det exkt ntlet tillstånd fås genom tt integrer: E E k B T : 1,48 10 27 m 3. g(e)de = E E k B T Anisningr för edömningen: 8 2πm 3/2 E 1/2 de h 3 = 16 2πm 3/2 ( 3h 3 E 3/2 (E k B T) 3/2) = 1,4832 10 27 m 3 1,5 10 27 m 3. I uppgift ) och c) är ntlet signifiknt siffror tå, i ) är ntlet signifiknt siffror tre. 2018 Alto-yliopisto, Lppeenrnnn teknillinen yliopisto, Oulun yliopisto, Tmpereen teknillinen yliopisto, Turun yliopisto, Vsn yliopisto, Åo Akdemi

Diplomingenjörs- och rkitektutildningens gemensmm ntgning - di-ntgning 2018 Ingenjörsntgningens pro i fysik 30.5.2018, modellösningr A6 Vi grnskr en it luminium rs olym är en kuikmeter. igur 5 i teoridelen isr tätheten ledningselektroner när ermi-energin i luminium id temperturern T = 0 K och T = 800 K. ) Uppsktt ledningselektronerns ärmekpcitet i luminiumiten då dess tempertur är 800 K. (3p) ) Beräkn luminiumitens ärmekpcitet och uppsktt hur stor del som estäms ledningselektronern id temperturen 800 K. Aluminiums specifik ärmekpcitet och densitet id temperturen 800 K är 0,900 kj/(kgk) och 2,70 10 3 kg/m 3. (3p) ) (mx 3 p) Enligt ektion (7) ges elektronerns inre energi per olymenhet i systemet : U V = π2 3 N(E )k 2 B T2. Inre energin i olymen V är därmed U = π2 3 N(E )k 2 B T2 V. Elektronerns specifik ärmekpcitet ges enligt teoridelen inre energins derit med seende på tempertur, då får mn C e = du dt = d ( π 2 ) dt 3 N(E )k 2 B T2 V = 2π2 3 N(E )k 2 B TV. Metod 1: Tätheten elektroner per energienhet id ermi-energin N(E ) kn eräkns med hjälp ektion (3) i teoridelen: N(E ) = g(e )P(E ) = 8 2πm 3/2 h 3 E 1/2 1 e (E E )/k B T + 1 = 1,164 10 47 m 3 J 1 1 2 = 5,82 1046 m 3 J 1 Metod 2: Alterntit kn mn läs N(E ) 6,0 10 46 m 3 J 1 då temperturen är 800 K från figur 5 i teoridelen. Då olymen är 1,0 m 3 får mn ärmekpciteten: C e = 5,837 10 4 J/K 5,8 10 4 J/K ) (mx 3 p) Aluminiumitens ärmekpcitet får mn genom tt multiplicer den specifik ärmekpciteten med mssn på luminiumiten: C V = mc V = ρvc V = 2,70 10 3 kg m 3 1,0 m3 900 J/(kgK) = 2,43 10 6 J/K Därmed lir elektronerns ndel den totl ärmekpciteten Anisningr för edömningen: C e = 5,837 104 J/K C V 2,43 10 6 = 0,02402 2,4% J/K I sren godkänns en eller tå signifiknt siffror. 2018 Alto-yliopisto, Lppeenrnnn teknillinen yliopisto, Oulun yliopisto, Tmpereen teknillinen yliopisto, Turun yliopisto, Vsn yliopisto, Åo Akdemi