Pakastekaapin avaaminen on tunnetusti vaikeaa muutaman sekunnin kuluttua siitä, kun ovi on pakasteiden oton jälkeen suljettu.
a) Kaapin sisältämän ilman lämpötila on sulkemishetkellä -2 oC. Se laskee nopeasti arvoon -10 oC. Kuinka suurella voimalla oven kahvasta pitäisi tällöin vetää, jotta ovi aukeaisi? Oven leveys on 0,5 m ja korkeus 1,0 m sekä kahvan etäisyys oven saranoidusta reunasta on 0,45 m.
Kokeeseen treenailen, mutta ei onnistu nyt... Osaisko joku vähän avittaa?
a) Kaapin sisältämän ilman lämpötila on sulkemishetkellä -2 oC. Se laskee nopeasti arvoon -10 oC. Kuinka suurella voimalla oven kahvasta pitäisi tällöin vetää, jotta ovi aukeaisi? Oven leveys on 0,5 m ja korkeus 1,0 m sekä kahvan etäisyys oven saranoidusta reunasta on 0,45 m.
Kokeeseen treenailen, mutta ei onnistu nyt... Osaisko joku vähän avittaa?
Vastaukset 3
Vanhimmat
Bernoullin kaava voisi auttaa. Mikä on vakiotilavuudessa olevan ilman paine - 2 C:ssa ja - 10 C:ssa. Ero ja kaapin oven pinta-ala voisivat olla avaimena tehtävän ratkaisussa.
siinä varmaan tarkoitetaan, että kaapin ilman tilavuus ei muutu sen nopeasti jähtyessä,
eli kaappi olisi tiivis, ja paineen aleneminen voidaan laskea kaavalla p/T=vakio.
Paineeksi tulee:101300*263/271=98 309,6 N/m^2.
Paine-eroksi kaapin sisäpuolen ja ulkopuolella olevan ilmanpaineen välille tulee
101 300-98 309,6=2990,4 N/m^2
Kaavalla p=F/A saadaan oven avaamista vastustavaksi voimaksi, joka sijoitetaan oven keskipisteeseen: F=p*A=2990,4*0,5*0,1=1495,2 N
Laskemalla momentti saranasuoran suhteen ja asettamalla se nollaksi saadaan oven avaamiseksi tarvittavaksi voimaksi:
0,25*1495,2=0,45*X=>X=0,25*1495,2/0,45=noin 830 N
Kaapin tilavuus on tietenkin koko ajan sama, mutta siinä ilmeisesti oletetaan,että sen lyhyen ajan kuluessa, jonka aikana lämpötila laskee, kaappiin ei tulisi lisää ilmaa esim. tiivisteiden raoista. Eli käytetään ideaalikaasun tilan yhtälöä pV=nRT, ja koska ainemäärä n ei muutu niin pV/(RT)= vakio. Koska tilavuus pysyy siis myös samana ja kaasuvakio R on vakio, niin silloin p/T= vakio.
(Onhan sinne sitä ilmaa kuitenkin jostain päästävä, eihän se muuten koskaan aukeaisi, joten tiivisteissä olevista raoista tai sitten erillisestä paineentasausventtiilistä ilmaa sinne sitten kuitenkin pääsee. En tiedä miten se on hoidettu, ei ole pakastinta)