Lämminvesivaraajassa on 300 litraa vettä, jonka lämpötila on 70 °C . Tällöin lämpöhäviö
säiliöstä ympäristöön on 130 W. Laske, paljonko veden lämpötila laskee tunnissa, jos
vettä ei lämmitetä. Veden ominaislämpökapasiteetti on 4,19 kJ/(kg°C) ja veden tiheys on
1000 kg/m3. Ilmoita vastaus kahden desimaalin tarkkuudella.
Miten tehtävä ratkaistaan?
säiliöstä ympäristöön on 130 W. Laske, paljonko veden lämpötila laskee tunnissa, jos
vettä ei lämmitetä. Veden ominaislämpökapasiteetti on 4,19 kJ/(kg°C) ja veden tiheys on
1000 kg/m3. Ilmoita vastaus kahden desimaalin tarkkuudella.
Miten tehtävä ratkaistaan?
Vastaukset 16
Vanhimmat
Vastaus:
Lämpöhäviö ympäristöön muunnetaan jouleiksi.
130W*3600s(=h)=468000J=468kJ
Ratkaistaan yhtälöstä lämpötila:
Q=Lämpöenergia, c= veden ominaislämpökapasiteetti ja Δt= lämpötila muutos M= Massa
Q=cmΔt
Δt=Q/cm
468kJ / (4,19kj/(kgC)*300kg) = 0.37231=0.37C
Tuossa pitäisi ehkä tarkastella myös lämpöhäviön vähenemistä varaajan lämpötilan aletessa. Voitaneen olettaa, että ympäristön lämpötila on luokkaa 20 astetta, jolloin lämpötilaero on noin 50 astetta. Saatu tulos on alle prosentin tuosta lämpötilaerosta joten lämpöhäviönkin voidaan olettaa alenevan alle prosentin. Se ei vaikuttaisi lopputulokseen, joka pyydettiin antamaan kahden desimaalin tarkkuudella, sillä kolmidesimaalinen tulos oli 0,372 ja se pyöristyi 0,37:ksi. Mutta jos ympäristön lämpötila olisi ollut vaikkapa 60 astetta, olisi tilanne ollut eri.
Miksi tuossa pitäisi puhua mistään " lämpöhäviön vähenemistä varaajan lämpötilan aletessa " ?
Kysymys oli aika selvä, lämmön siirtymä oli annettu kokonaismääränä, sen siirtymismekaniikan spekulointi ei tehtäväasetteluun sisältynyt.
Pitäähän ihmisen yrittää näyttää olevansa fiksu ja pyrkiä lisäämään vastaukseensa sellaista, mitä kokeessa ei kysytä. Onneksi tästä saa miinuspisteitä.
Tehtävä kuului näin: "Lämminvesivaraajassa on 300 litraa vettä, jonka lämpötila on 70 °C . Tällöin lämpöhäviö säiliöstä ympäristöön on 130 W."
Tällöin sana kertoi, että lämpöhäviö oli annettu tilanteessa, jossa varaajan lämpötila oli 70 astetta. Tiedät kai, että lämmön johtuminen riippuu lämpötilaerosta? Esim. jos kaksi säiliötä ovat samassa lämpötilassa, ei niiden välillä tapahdu mitään lämmön nettojohtumista.
Tietysti tuosta, että ei ollut annettu ympäristön lämpötilaa, saattoi arvata, että lämpöhäviö piti käsitellä vakiona. Mutta mielestäni vika oli tehtävän formuloinnissa, mikä olisi pitänyt esittää esim: "Tarkasteltavan ajan kuluessa keskimääräinen lämpöhäviö säiliöstä ympäristöön oli..." Silloin se olisi ollut fysikaalisesti korrekti.
Jo lukiofysiikassa on käsittääkseni tehtäviä, joissa lämpöhäviön pieneneminen otetaan huomioon jäähtymislain mukaisesti, jolloin saadaan eksponentiaalisesti vähenevä lämpötilakäyrä.
Kyllä tehtävän esittelyssä kerrotaan jos tarkoitus on puuttua johonkin muuhun kuin annettujen arvojen avulla laskettaviin tuloksiin.
Kuten samoit, lämpötilaeron vaikutus opetetaan jo ennen näiden laskujen harjoituksia, joten kaikille se oli kyllä selvää, puuttumisesi asiaan ei siis ollut neuvo kellekään ja itsestäänselvyyksien ottaminen esille on vain omaa tarvetta silmälläpitäen esitetty.
Niin yksinkertaista sanallista tehtävää ei näköjään olekaan ettei aina joku "älykkö" puutu johonkin pilkun takana lymyävään, omasta mielestään nerokkaasti oivalamaansa, täysin toisarvoiseen sivuseikkaan.
No sanon vielä kerran, että tehtävän sanamuodot olivat huonosti valittuja. Ihan selvästi sanotaan, että annettu lämpöhäviö vastaa alkulämpötilaa. Ihan pienellä korjauksella, minkä esitin, tehtävä olisi ollut ok. Kyseessä on pääsykoetehtävä, joten tämä on tärkeä asia jo oikeusturvan kannalta, sillä henkilö joka analysoi tehtävän oikein, joutuu käyttämään enemmän aikaa ja siksi hänelle jää vähemmän aikaa muihin tehtäviin. Siksi pääsykoetähtävien pitäisi olla täysin selkeitä.
Väännän vielä rautalangasta. Mitä jos olisi ollut kyse yhden tunnin sijasta 10 tunnin ajasta. Silloin vakiolämpöhäviöllä laskettu tulos olisi ollut 3,72 astetta. Jos lämpötilaero varaajan ja ympäristön välillä on 50 astetta, merkitsee se 7,4 % pudotusta lämpötilaerossa. Eli lämpöhäviö johtumisen kautta olisi lopussa 7,4 % pienempi ja keskimäärin noin 3,7 % pienempi kuin lähtöarvo 130 W. Siten virhe pelkästään alkulämpöhäviön perusteella laskettuun lämpötilan muutokseen olisi yli 0,1 astetta, ja vastaus pyydettiin kahden desimaalin tarkkuudella.
Luulen että viestiäni kommentoineet eri nimimerkit ovat sama henkilö. En itse harrasta saivartelua, mutta tuossa kyllä oli tehtävänannossa selvä moka (jos se nyt on edes tarkka siteeraus pääsykoetehtävästä).
Tai jos aika olisi ollut kaksi vuorokautta?
Voi taivas, että pilkunn---- ta voi jatkua.
Taitaa olla lukutaidossakin vikaa.
Ja vielä että oikein oikeusturva ...
Kaikkea sitä kuuleekin.
Kokeen tarkastajana en antaisi täysiä pisteitä mikäli vastauksessa ei todeta miksi lämpöhäviö voidaan olettaa vakioksi koko tunnin pituisena tarkasteluaikana.
Tämähän pitäisi nähdä jo lähtö arvoista ja vastauksesta se viimeistään selviää.
Kuten sanoin, jo ihan pienim muutos tehtävänannossa olisi riittänyt: "Tällöin lämpöhäviö säiliöstä ympäristöön..." asemesta ""Keskimääräinen lämpöhäviö säiliöstä ympäristöön...". Olisikohan tuo niin kohtuutonta? Taitaa olla sinulla itselläsi vikaa lukutaidossa.
Miten niin, voihan se ilman lämpötilakin muuttua, sitähän ei ole mainittu vakioksi.
Nyt en ymmärrä; tehtävässähän ei ole lainkaan annettu varaajan ympäristön lämpötilaa ja siksi sitä ei voi suoranaisesti laskea olettaen lämpöhäviön pienenevän jäähtymislain mukaisesti; korkeintaan voi järkevin oletuksin tarkastella ilmiön vaikutusta lopputulokseen. Siksi ei olisi pitänyt puhua lämpöhäviöstä alussa vaan keskimääräisestä arvosta tarkasteltavana aikana.
Mikähän on sinunkin motiivisi selitellä. Oletko tuo "Fyysikko" joka on mielestään ratkaisut tehtävän hienosti ja odotat aplodeja? Ja nyt olet pettynyt kun joku näkee siinä puutteita?
Pääsykoetehtävä on yhdyssana.
vain siinä tapauksessa että tarkoitetaan tehtävää nominatiivina, jos "tehtävä" on verbinä, ja "päsykoe " objektina, niitä ei kirjoiteta yhteen.
Bumb