Fysik
Hjælp til strøm -opgaver?
Jeg har fået følgende fysikopgave for, håber meget på, at der er en der kan hjælpe?
1. En hul jernkugle vejer 0,3 gram.
a) Jern har atommassen 56 u. Hvor mange jernatomer består jernkuglen af?
b) Jernkuglen tilføres ekstra elektroner, så den får en ladning på -2,0 nC. Hvor mange ekstra elektroner har jernkuglen fået tilført?
c) Hvor mange jernatomer må deles om et af de ekstra elektroner?
d) Hvor meget vejer de ekstra elektroner tilsammen?
- Ville blive meget glad, bare der var en der kunne hjælpe mig igang? Er ikke en haj til fysik :-/
Og så er der lige en til.
2. I en bestemt lommelampepære er strømmen 0,15 A. Hvor stor er den ladning, der strømmer gennem pæren i løbet af en time?
--> siger man ikke Q = t * A
dvs. Q = 3600 sek. * 0,15 A ?
På forhånd tak :)
Svar #1
11. februar 2005 af iB (Slettet)
a)Hvormeget vejer en u?
b)Hvilken ladning (målt i nC) har et elektron?
c)Håber ikke du behøver at slå noget op her ("købmandsregning"!)
d)Hvad vejer et elektron?
Til 2:
Strøm [A] * Tid [s] = Ladning [C] Derfor er der nok forkert det du har skrevet, da du bliver spurgt om strømmen over tid, eller med andre ord energimængden som bruges [Wh eller J].
-Er du sikker på du ikke har nogen tillægsinformationer om fx. spændingen over pæren, eller modstanden i den?
Svar #2
11. februar 2005 af Epsilon (Slettet)
Strømstyrken er defineret som den gennemstrømmende ladningsmængde per tidsenhed;
I = dQ/dt (på differentiel form)
Idet strømstyrken her er konstant, har vi, at i tidsrummet delta t gennemstrømmer ladningsmængden
Q = I*(delta t)
og derfor er det helt korrekt, at der i løbet af én time gennemstrømmer en samlet ladning på
Q = (0.15A)*(60^2 s) = 540C
som Hilano var i færd med at beregne.
//Singularity
Svar #3
11. februar 2005 af iB (Slettet)
Bøjer mig i støvet og indrømmer min fejl :-)
Jeg så bare "strømmer igennem" og glemte at se på alt det andet...
Svar #4
12. februar 2005 af Hilano (Slettet)
- I er altså enige om at opg. 2 er rigtig. Eller formen i hvert fald er?
I opg. 1:
Jeg har fundet at en u vejer 1.660*10^-27 g. Er det så rigtigt hvis jeg nu siger:
56 u * 1.660*10^-27 g
Hvorpå jeg så får 9,296 *10^-26 kg?
Som så bliver 9,296*10^-23 g?
Og herefter så:
3 g : 9,296*10^-23 g = 3,22719*10^22 jernatomer? Og hvad er enheden så her?
Tak
Svar #5
12. februar 2005 af Hilano (Slettet)
Hvad er nC -har ledt hele bogen igennem, men kan ikke finde et svar?
b) har fundet elektronens ladning til
-1,602*10^-19 C
d) massen af et elektron er 5,49*10^-4 u og 9,11*10^-31 kg.
:-/
Svar #6
12. februar 2005 af Epsilon (Slettet)
1u = 1.660540*10^(-27)kg
men du bruger alligevel den korrekte enhed (kg) derefter, så det må vist være en slåfejl ;-)
Nu er jernkuglens masse godt nok 0.3g (ikke 3g) ifølge det første indlæg. Hvad der så er korrekt, skal jeg ikke gøre mig klog på :-)
Antal jernatomer er et dimensionsløst tal. Enten skriver du 'enheden': atomer, eller også undlader du at skrive enhed.
#5: Jeg tillader mig den frihed at besvare spørgsmålet i iBs fravær :-)
nC : nanocoulomb (1nC = 10^(-9)C)
Her er en liste over de hyppigst anvendte såkaldte dekadiske præfikser;
giga (G): 10^9
mega (M): 10^6
kilo (k): 10^3
centi (c): 10^(-2)
milli (m): 10^(-3)
mikro (my): 10^(-6)
nano (n): 10^(-9)
pico (p): 10^(-12)
femto (f): 10^(-15)
atto (a): 10^(-18)
Se i øvrigt DATABOG Fysik Kemi, 10.udgave, 2000, s. 8.
Elektronens hvilemasse og størrelsen af elementarladningen (elektronens ladning) er med større præcision
e = 1.60218*10^(-19)C
m = 9.10938*10^(-31)kg = 5.48579*10^(-4)u
Kilde: Griffiths, David J., Introduction to Quantum Mechanics, Prentice Hall, 2005
//Singularity
Svar #7
12. februar 2005 af Hilano (Slettet)
Og massen er (undskyld) 3 g.
opg. hedder:
Jernkuglen tilføres nogle ekstra elektroner, så den får en ladning på -2nC (dvs. -2,0 * 10^(-9) C).
Hvor mange ekstra elektroner har jernkuglen fået tilført?
men tak for hjælpen
Svar #8
12. februar 2005 af Epsilon (Slettet)
Jernkuglen tilføres et overskud af negativ ladning, Q = -2.0nC.
Elektronens ladning er
-e = -1.60218*10^(-19)C
Heraf følger, at jernkuglen er tilført
N = Q/(-e) = [-2.0*10^(-9)C]/[-1.60218*10^(-19)C] = 1.248...*10^10 ~ 1.2*10^10
elektroner.
//Singularity
Svar #10
12. februar 2005 af Epsilon (Slettet)
N betegner her antal elektroner. Mange lærebøger benytter N til at betegne et eller andet antal atomare partikler, fx kerner, ioner, elektroner mv. Jeg følger blot traditionen.
Hvis der tilføres en total ladning Q, og hver af de N elektroner har ladningen -e, så må der gælde, at
Q = N*(-e)
hvoraf
N = Q/(-e)
Mere 'mystik' er der sådan set ikke i det.
//Singularity
Svar #11
12. februar 2005 af Hilano (Slettet)
OK tak.
Tror jeg har styr på dem nu.
Opg. 1
En hul jernkugle vejer 3 g.
a)Jern har atommassen 56 u. Hvor mange jernatomer består jernkuglen af?
1 u = 1,660*10^(-27)kg
56 u = 1,660*10^(-27) kg * 56 u
= 9,296*10^(-23)g.
dvs. 3 g : 9,296*10^(-23)g = 3,22*10^(22) jernatomer.
b) Jernkuglen tilføres ekstra elektroner, så den får ladningen -2,0 nC. Hvor mange ekstra elektroner har jernkuglen fået tilført?
N = Q/-e
N = -2,0*10^(-9) : -1,60218*10^(-19)
N = 1,24*10^(10) elektroner.
c)Hvor mange jernatomer må deles om en af de ekstra elektroner?
om 1 e = 1,24*10^(10) : 3,22*10^(22)
dvs. 3,85*10^(-13) jernatomer deles om et ekstra elektron.
d) Hvor meget vejer de ekstra elektroner tilsammen?
9,296*10^(23)g * 1,24*10^(10)
= 1,15*10^(-12) gram
Håber jeg efterhånden har fået styr på det? :-/
Svar #12
12. februar 2005 af Hilano (Slettet)
Hvad skriver man så?
___ = 56 u * 1,660*10^(-27) kg
Svar #13
13. februar 2005 af Epsilon (Slettet)
a) og b) er begge korrekte.
c) Fra a) ved vi, at jernkuglens indhold af jernatomer er
N_Fe = 3.226...*10^22 ~ 3.2*10^22
"_" angiver sænket skrift.
Fra b) ved vi, at det tilførte antal elektroner er
N = 1.248...*10^10 ~ 1.2*10^10
Sammenholdes disse resultater, ser vi, at de ekstra elektroner er i underskud i forhold til jernatomerne. Forholdet N_Fe/N angiver, hvor mange jernatomer der i gennemsnit deler én af de ekstra elektroner;
N_Fe/N = (3.226...*10^22)/(1.248...*10^10) = 2.584...*10^12 ~ 2.6*10^12
Du har beregnet det reciprokke resultat, som angiver hvor mange elektroner, der går på ét jernatom. Men det er det modsatte, der spørges efter.
d) Fra b) ved vi, at der tilføres ca. 1.2*10^10 elektroner. Deres samlede masse M er
M = N*m(e) = (1.248...*10^10)*(9.10938*10^(-31)kg) = 1.137...*10^(-20)kg ~ 1.1*10^(-20)kg
Du glemmer, at det ikke er jernatomets masse fra a) der skal bruges. Det er elektronmassen m(e), som er relevant her.
Hvis du i stedet foretrækker at beregne massen i unit (u), så brug
m(e) = 5.48579*10^(-4)u
Det bestemmer du helt selv, idet der ikke ønskes en bestemt enhed for M ifølge opgaveteksten.
#12: Til at betegne massen af ét jernatom, vil jeg foreslå m_Fe, ergo
m_Fe = (56u)*(1.660540*10^(-27)kg/u)
"Solidum petit in profundis"
//Singularity
Svar #14
13. februar 2005 af Hilano (Slettet)
Hvordan får du det resultat du får, i opg. d? Har regnet de, og får den til at blive
1,36*10^(40) kg
svarende til 1,36*10^(43) gram
Svar #15
13. februar 2005 af Hilano (Slettet)
Ved ikke lige hvad jeg lavede, tror jeg fik divideret dem i stedet for at gange......
Jeg får:
1,13*10^(-20) kg
som er 1,13*10^(-17) gram
så det passer... 1000 tak for hjælpen
Skriv et svar til: Hjælp til strøm -opgaver?
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.