Fysik
Hjælp til "Fysik Olympiade"
28. januar 2004 af
Gloom (Slettet)
Hej.
Ville være fedt, hvis nogen gad hjælpe mig med følgende opgaver:
1. Lunt Akvarium
Et akvarium med varmekapaciteten 2,50 kJ/K kan indeholde 12,0 L vand.
En dyppekoger skal indrettes, så den neddyppet kan holde akvariets temperatur konstant på 30 °C. For at bestemme den nødvendige effekt fra dyppekogeren udfører man følgende forsøg: akvariet uden dyppekoger fyldes med 12,0 L vand med en temperatur på mere end 30 °C og placers på sin plads i rummet. Man måler derefter temperaturen til forskellige tidspunkter efter første aflæsning. Resultaterne er som følger: tid/ min der er aflæst på følgende tidspunkter: 0; 23; 51; 75; 107 og 136. Her er temperaturen i °C på de opgivne tidspunkter: 34,8; 33,0; 31,0; 29,4; 27,6 og 26,5.
Mit spørgsmål er så med hvilken effekt skal dyppekogeren afgive varme?
2. "Marsstationær" satellit
Geostationære satelitter befinder sig ca. 36.000 km over Jordens ækvator. De "følger med Jorden" i deres bevægelse, dvs. deres omløbstid er netop et døgn. Derfor befinder de sig hele tiden samme sted over Jorden.
Geostationære satelitter bruges bl.a. til kommunikation og til meteorologiske formål.
I hvilken højde over planeten Mars' ækvator skal en "marsstationær" satellit placeres?
Data: massen af Mars er 6,39*10^23 kg, og radius af Mars er 3,40*10^6 m. Et marsdøgn er lig med 1,026 jorddøgn.
3. Jordens varme, den gratis gulvvarme
Jordens varmeproduktion skyldes hovedsaglig den frigjorte energi ved henfald af tunge grundstoffer, bl.a. uran og thorium. Denne varme strømmer ud gennem Jordens overflade. Man har målt den gennemsnitlige varmeudstrømnings-tæthed ved Jordens overflade til h=0,059 W/kvadratmeter.
a) Beregn hvor meget energi et uopvarmet parcelhus med grundplan 180 kvadratmeter modtager alene fra undergrunden i løbet af et år.
Ved hvert radioaktivt henfald frigøres energi som bidrager til Jordens varmeproduktion. Bidragets størrelse afhænger af hvilket henfald der er tale om, men i gennemsnit er det omkring 5,5 MeV pr. henfald. Jordens middelradius er 6,37*10^6 m.
b) Giv et overslag over Jordens samlede aktivitet.
Jordens tunge grundstoffer forekommer stort set kun i Jordens skorpe. I 35 km dybde er varmeudstrømningstætheden fra Jordens indre nemlig kun hs = 0,011 W/kvadratmeter.
Jordens skorpe antages at være 35 km tyk.
En klippeblok på 3,0 kubikmeter har en grundstofsammensætning som er repræsentativ for Jordens skorpe.
c) Giv et overslag over klippeblokkens aktivitet.
Ville være fedt, hvis nogen gad hjælpe mig med følgende opgaver:
1. Lunt Akvarium
Et akvarium med varmekapaciteten 2,50 kJ/K kan indeholde 12,0 L vand.
En dyppekoger skal indrettes, så den neddyppet kan holde akvariets temperatur konstant på 30 °C. For at bestemme den nødvendige effekt fra dyppekogeren udfører man følgende forsøg: akvariet uden dyppekoger fyldes med 12,0 L vand med en temperatur på mere end 30 °C og placers på sin plads i rummet. Man måler derefter temperaturen til forskellige tidspunkter efter første aflæsning. Resultaterne er som følger: tid/ min der er aflæst på følgende tidspunkter: 0; 23; 51; 75; 107 og 136. Her er temperaturen i °C på de opgivne tidspunkter: 34,8; 33,0; 31,0; 29,4; 27,6 og 26,5.
Mit spørgsmål er så med hvilken effekt skal dyppekogeren afgive varme?
2. "Marsstationær" satellit
Geostationære satelitter befinder sig ca. 36.000 km over Jordens ækvator. De "følger med Jorden" i deres bevægelse, dvs. deres omløbstid er netop et døgn. Derfor befinder de sig hele tiden samme sted over Jorden.
Geostationære satelitter bruges bl.a. til kommunikation og til meteorologiske formål.
I hvilken højde over planeten Mars' ækvator skal en "marsstationær" satellit placeres?
Data: massen af Mars er 6,39*10^23 kg, og radius af Mars er 3,40*10^6 m. Et marsdøgn er lig med 1,026 jorddøgn.
3. Jordens varme, den gratis gulvvarme
Jordens varmeproduktion skyldes hovedsaglig den frigjorte energi ved henfald af tunge grundstoffer, bl.a. uran og thorium. Denne varme strømmer ud gennem Jordens overflade. Man har målt den gennemsnitlige varmeudstrømnings-tæthed ved Jordens overflade til h=0,059 W/kvadratmeter.
a) Beregn hvor meget energi et uopvarmet parcelhus med grundplan 180 kvadratmeter modtager alene fra undergrunden i løbet af et år.
Ved hvert radioaktivt henfald frigøres energi som bidrager til Jordens varmeproduktion. Bidragets størrelse afhænger af hvilket henfald der er tale om, men i gennemsnit er det omkring 5,5 MeV pr. henfald. Jordens middelradius er 6,37*10^6 m.
b) Giv et overslag over Jordens samlede aktivitet.
Jordens tunge grundstoffer forekommer stort set kun i Jordens skorpe. I 35 km dybde er varmeudstrømningstætheden fra Jordens indre nemlig kun hs = 0,011 W/kvadratmeter.
Jordens skorpe antages at være 35 km tyk.
En klippeblok på 3,0 kubikmeter har en grundstofsammensætning som er repræsentativ for Jordens skorpe.
c) Giv et overslag over klippeblokkens aktivitet.
Svar #1
28. januar 2004 af 404error (Slettet)
Mon ikke du selv bør ordne de opgaver. Det forventes jo ikke, at du nødvendigvis kan ordne alle opgaverne på egen hånd - de plejer at være temmelig svære, disse olympiadeopgaver. Det lærerige i dem er ofte at få "en god idé", og det lærer man jo ikke ved at lade andre få ideerne...
Svar #2
28. januar 2004 af Gloom (Slettet)
Tja... det er nu bare alm. fysikaflevering. Især 1 og 4 a) og b) har interesse.
Jesper.
Jesper.
Skriv et svar til: Hjælp til "Fysik Olympiade"
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.