Navn:
Elevnr.:
3u 10
Hold:
3m4m FY/1
Fag/niveau:
Fysik /A
Dato:
10. marts 2005
Side 1 af 6
Bilag: Ingen
Prøve:
Terminsprøve
Institution:
Herlev Gymnasium 163 010
Tilsynsførende:
Bemærkninger:
Standardforsøgets regler er gældende for hjælpemidler.
1.
Varmeanlæg med solfanger
Et lille solfangeranlæg benyttes til at producere varmt vand til et brusebad. Vandet skal
have temperaturen t = 43 °C. Anlægget består af en solfanger og en varmvandsbeholder.
Over arealet A = 1 m
2
modtager solfangeren fra Solen energi med effekten P = 590 W. Nyt-
tevirkningen
η
af solfangeren er 60%, så solfangeren opvarmer vand med følgende effekt
pr. areal:
P
590 W
W
η ⋅
=
60%
⋅
=
354
2
2
m
A
1 m
Varmvandsbeholderen modtager effekten P
0
= 2,7 kW = 2700 W, så solfangerens areal A
0
bestemmes, forudsat solfangeren optager energien jævnt over hele overfladen:
2700 W
2
a)
A
=
≈
7 ,63 m
0
W
354
2
m
Vandets starttemperatur er t
0
er 10 °C, så temperaturændringen er
∆
t
=
(
43
−
10
)
°C
=
33 K
Varmvandsbeholderen er af stål og har massen m
stål
= 20 kg. Den rummer 50 liter vand,
hvis densitet antages at være 1 kg/m
3
, hvorved vandets masse er m
vand
= 50 kg.
Beholderen med vand har således varmekapaciteten
J
J
kJ
C = m
⋅
c
+
m
⋅
c
=
50 kg ⋅4180
+
20 kg ⋅510
=
219,2
,
vand vand
stål
stål
kg⋅K
kg⋅K
K
hvor c
stål
er rustfri ståls specifikke varmekapacitet, som er fundet i Databog fysik & kemi, og
c
vand
er vands specifikke varmekapacitet, som er fundet i Kompendium. Antager vi, at der
ikke sker nogen varmeudveksling med omgivelserne, skal vandet have tilført energien
kJ
Q
=
C
∆
t
⋅ =
219,2
⋅
33 K
=
7233,6 kJ
≈
7 ,2 MJ
K
Dette vil være sket efter tiden
τ
, hvor
Q
Q
7233,6 kJ
b)
P
=
⇔
τ
=
=
≈
2679 s
≈
45 min.
0
kJ
τ
P
2,7
0
s