FY2 t1.1

Suositeltava osaamistaso: 
80%

a) Ilmoita 20 celsiusastetta kelvineinä

b) Ilmoita 100 kelvinastetta celsiusasteina.

c) Miten lämpötila määritellään?

Pisteytysohje: 

Ratkaisu a-kohtaan

\(T/ \text{K}=t/^o\text{C}+273,15 \)

\(T=(20 + 273,15) \text{ K}\)

\(T=293,15 \text{ K}\) (+2p)

Ratkaisu b-kohtaan

\(t/^o\text{C}=T/ \text{K}-273,15 \)

\(t=(100-273,15 )^o\text{C}\)

\(t=-173,15\ ^o \text{C}\) (+2p)

Ratkaisu c-kohtaan

Lämpötila on tilastollinen suure. (+1p)

Lämpötilan arvo riippuu kappaleen rakenneosien keskimääräisestä liike-energiasta. +1p)

Mitä nopeammin aineen rakenneosat liikkuvat eli voimakkaampaa on aineen rakenneosien lämpöliike, niin sitä suurempi on aineen lämpötila.

       

 

Pisteytysohjeen mukaiset pisteet
Ymmärryksen arviointi
Navigointi

Kala ui meressä 150 metrin syvyydellä.

Laske kalaan kohdistuva kokonaispaine.

Pisteytysohje: 

Kirjataan lähtöarvot

\(p_0=101 \ 325 \text{ Pa}, \ g=9,81 \text{ m/s}^2, \)

\(h=150 \text{ m}, \ \rho = 1030 \text{ kg/m}^3\).

(lähtöarvot +1p)

Piirretään kuva tilanteesta.

(kuvasta +1p)

Kalaan kohdistuva kokonaispaine on ilmanpaineen ja hydrostaattisen paineen summa.

\(\begin{align*}p_{kok}&=p_0 + p_{hydro} \\ p_{kok}&=p_0+\rho gh \end{align*}\) (+2p)

Sijoitetaan tunnetut lukuarvot.

\(\begin{align*} p_{kok}&=p_0+\rho gh \\ p_{kok}&=101 \ 325 \text{ Pa} + 1030 \text{ kg/m}^3 \cdot 9,81 \text{ m/s}^2 \cdot 150 \text{ m} \\ p_{kok}&\approx 1,6 \text{ MPa} \end{align*}\) (lukuarvosijoitukset +1p)

 

Vastaus: noin 1,6 MPa. (+1p)

Pisteytysohjeen mukaiset pisteet
Ymmärryksen arviointi
Navigointi

Virvoitusjuomatölkin sisällä on 1,2 baarin paine.

Laske virvoitusjuomatölkin yläosaan kohdistuva voima, kun virvoitusjuomatölkki on normaalissa ilmanpaineessa.

Virvoitusjuomatölkin yläosan säde on 3,2 cm.

Pisteytysohje: 

Kirjataan lähtöarvot

\(r=0,032 \text{ m}, \ p_s = 120 \ 000 \text{ Pa}\)

\(p_u=101 \ 325 \text{ Pa}\)

 

Paine määritellään \(p=\dfrac{F}{A} \).

Tästä saadaan ratkaisua voima eli \(F=pA\). (+1p)

(kuva +1p)

 

Ratkaistaan tölkkiin kohdistuva kokonaisvoima.

\(\begin{align*} F_{kok}&=F_s - F_u \\ F_{kok}&=p_sA-p_uA \\ F_{kok}&=A(p_s-p_u) \\ F_{kok}&=\pi r^2 (p_s - p_u) \end{align*}\)(ratkaistu kokonaisvoima +2p)

Sijoitetaan tunnetut lukuarvot

\(F=\pi \cdot (0,032 \text{ m})^2 (120 \ 000 \text{ Pa}-101 \ 325 \text{ Pa}) \\ F\approx 60 \text{ N}\) (lukuarvosijoitus +1p)

Vastaus: Tölkin yläosaan kohdistuu sisältäpäin 60 newtonin suuruinen voima. (suunta ja suuruus oikein +1p)

Pisteytysohjeen mukaiset pisteet
Ymmärryksen arviointi
Navigointi

Tekemäsi itsearvion pohjalta tuloksesi prosentteina on: