Fysik

Gejser

15. oktober 2003 af SP anonym (Slettet)
Hej.

Jeg har et lille problem med en fysikopgave.
En bestemt gejser sprøjter vand op i en højde af 18 m over jordoverfladen. Som det første skal jeg bestemme vandets udstrømningsfart ved jordoverfladen, og den har jeg fået til

v0 = 18,8 m/s

Det oplyses så, at trykket i hulrummet under jorden (når gejseren ikke springer) er 500 kPa og at trykket ved jordoverfladen er 101 kPa samt at densiteten af vandet i rører mellem hulrummet i jorden og jordoverfladen er 950 kg/m^3.
Ud fra disse oplysninger, skal jeg så bestemme højden h af røret - altså i hvilken dybde hulrummet ligger. Jeg har fundet at

h = (P[rør]-P[atm])/(rho*g)

men så kan jeg ikke lige komme videre.

Svar #1
16. oktober 2003 af SP anonym (Slettet)

Er der ikke nok nogen som vil hjælpe mig?!

Brugbart svar (0)

Svar #2
16. oktober 2003 af Brian (Slettet)

Med hensyn til at beregne v0:

Jeg ville benytte energibevarelsesprincippet og sige, at hvor hvis et kilo vand skal sprøjtes 18 m op (jeg formoder, at vandet ikke når højere, og derfor er i hvile i det øjeblik det er oppe at vende ved de 18 meter), så må det ved udsrpøjtningen have en kinetisk energi, der svarer til den potentielle energi det har, når det er på toppen.

E(pot)(pr.kg) = g*h = ... (J/kg)

Denne energi pr. kr. skal svare til

E(kin)(pr.kg) = ½*v^2

hvor jeg IKKE har ganget med m, netop fordi jeg regner pr.kg (Hvis du ikke akn styre dette, så regn det igennem med 1 kg).

Herefter skal v bare isoleres.

Med hensyn til højden af røret: Jeg regner med, at det er stillestående vand, og problematikken vil så svare helt til udregningerne ved dykning, (hvis du har prøvet det): jo dybere ned i vandet, jo højere tryk - og trykket er lig med det tryk vandet bidrager med plus det tryk som atmosfære yder allerede ved overfladen.

Din formel ser rigtigt ud (har ikke tjekket!) rho er densiteten (massefylden) P[atm] på være de 101 kPa.

Svar #3
16. oktober 2003 af SP anonym (Slettet)

Jeg har skam også brugt at

E[kin](top) = E[pot](jord) <=> v = (2gh)^(1/2)

Mit problem er hvordan jeg finder trykket i røret.

Brugbart svar (0)

Svar #4
18. oktober 2003 af Brian (Slettet)

Okay. Trykket er et resultat at alt det der hviler oven på os. Ved jordoverfladen, d.v.s. vand overfladen er det "kun" atmosfæren, og den giver yder et tryk på 101 kPa (hvilket meteorologerne ville kalde 1010 hPa - dette tryk varierer med vejret, se dmi.dk).

Når vi så dykker ned i vandet skal der til atmosfære trykket lægges trykket af det vand vi i en given dybde har over os. Det *ekstra* tryk fra vandet i dybden h er givet ved h*rho*g, hvor rho er vandets massefylde (densitet).

Det totale tryk i dybden h er så det ekstra tryk plus atmosfæretrykket, som jo i forvejen trykker på vandoverfladen.

P[rør] = h*rho*g + P[atm].

Herefter er det bare at isolere h, og det resultater i den formel, som du har i dit første indlæg.

Derudover skal vi vide, trykenheden Pa er det samme som N/m^2.

Du oplyser selv, at rho = 950 kg/m^3, P[atm] = 101kPa = 101000 N/m^2 og p[rør] må være trykket i bundet af røret = 500kPa = 500000 N/m^2.

Så nu skal der blare sættes ind... håber du kommer videre med dette.

(Jeg mener at huske at jeg fik v0 til 6 m/s ? Husker eller regner jeg galt?)

Svar #5
18. oktober 2003 af SP anonym (Slettet)

Jeg får

v0 = 18,8 m/s

og

h = 42,8 m

Kan det passe?

Brugbart svar (0)

Svar #6
19. oktober 2003 af Brian (Slettet)

Det ved jeg ikke, du må stole på dine egne udregniner :-) Men et dykker-slag-på-tasken siger at 42,8 m ikke er helt urimeligt for 5000 hPa der jo er ca. 5 atm.

Skriv et svar til: Gejser

Du skal være logget ind, for at skrive et svar til dette spørgsmål. Klik her for at logge ind.
Har du ikke en bruger på Studieportalen.dk? Klik her for at oprette en bruger.