Lösning 1.1:3

FörberedandeFysik

Det är givet att luftens volym är från början,

V=20m3,

samt att temperaturhöjningen blir,

T=3K.

Den tillförda värmen beräknas från,

Q=mcT,

som innehåller dels luftens massa, m, dels en specifik värmekapacitet, c. Mängden luft ges som en volym så värdet hos densiteten för atmosfärsluft,

=12kgm3,

hämtas från en tabell och ger,

m=V=24kg.

Luft är en gas så värdet hos den specifika värmekapaciteten beror på förutsättningen för uppvärmningen. I del a är volymen konstant så,

ca=cv=072kJ(kgK),

och

Q_a=mcvÁT=52kJ .

I del b är trycket konstant så,

cb=cp=1;0kJ=(kgÁK) ,

och,

Qb=mcpÁT=72kJ

Etiketterna ’v ’ och ’p ’ är en standard notation som talar om för oss hur uppvärmningen går till. Varför blir Qb högre än Qa ? När luften värms upp skulle den kunna expandera. Under förutsättningen i del a hålls den instängd och trycket ökar (med 1kPa ). Under förutsättningen i del b sker en tryckutjämning genom att en liten del av luften (0;24kg ) tilllåts lämna rummet och tränger undan luften i rummets omgivning. Eftersom temperaturhöjningen är den samma i båda fall är höjningen i luftens inre energi den samma i båda fall,

ÁE=Qa .

Skillnaden,

Qb−Qa=Qb−ÁE=Wb ,

är det arbete som rummets luft utför på luften i omgivningen när den trängs undan. (Detaljerna i detta resonemang blir lättare att förstå när du har studerat hela kapitlet.)