Kopertina e librit Fizika 10-11 - Pjesa I

Zgjidhja e ushtrimit 7

Zgjidhja e ushtrimit 7 të mësimit Pyetje shtesë 5 në librin Fizika 10-11 - Pjesa I nga shtëpia botuese Erik Botime me autorë Stephen Pople.

Pyetja

Diagrami i mëposhtëm tregon një rezervuar të ruajtjes së ujit të nxehtë. Uji ngrohet me anën e një ngrohësi elektrik të vendosur në pjesën e poshtme të rezervuarit.

a) Si mund të zvogëlohet humbja e nxehtësisë nga rezervuari? Çfarë materiali është i përshtatshëm për këtë punë?

b) Pse ngrohësi elektrik është vendosur në pjesën fundore të rezervuarit në vend që të zhvendoset në pjesën e sipërme të tij?

c) Ngrohësi elektrik ka një fuqi prej 3 kW.

  1. Çfarë kuptimi ka "k" te termi "kW"?
  2. Çfarë sasi energjie, e shprehur në xhaul (në J) shpërndan ngrohësi elektrik në një sekondë?
  3. Çfarë sasi energjie (në xhaul) shpërndan ngrohësi elektrik për 7 minuta?

d) Rezervuari mban 100 kg ujë. Nxehtësia specifike e ujit është 4200 J/(kg °\degreeC).

  1. Çfarë sasi energjie (në xhaul) nevojitet për të rritur vlerën mesatare të temperaturës së 1 kg ujë, që ndodhet në rezervuar me 1 °\degreeC?
  2. Çfarë sasi energjie (në xhaul) nevojitet për të rritur vlerën mesatare të temperaturës së gjithë ujit në rezervuar me 1 °\degreeC?
  3. Në qoftë se ngrohësi elektrik vihet në punë për 7 minuta, sa është vlera mesatare e rritjes së temperaturës së ujit në rezervuar (duke supozuar se nuk ka humbje të energjisë)?

Nuk e gjen ushtrimin që do?

Dërgo DM në Instagram duke klikuar këtu!

Zgjidhja

a) Që të zvogëlohet humbja e nxehtësisë në rezervuar, rezervuari duhet të mbulohet nga një material izolues. Materiali i përshtatshëm për izoluesin do të ishte shkuma plastike.

b) Sepse kur ngrohet uji, ajo shkon lart dhe zbret poshtë ujin e ftohtë duke ngrohur të gjihtë ujin e rezervuarit. Po të ishte ngrohësi elektrik në pjesën e sipërme, uji në pjesën e poshtme nuk do të ngrohej.

c)

  1. Gërma "k" ka kuptimin "kilo" dhe nënkupton një matje prej një mijë vat fuqi elektrike, që i bie 3 kilovat është 3000 vat.
  2. Gjejmë sasinë e energjisë nga formula e fuqisë që është: fuqia=energjikohe¨\text{fuqia}=\dfrac{\text{energji}}{\text{kohë}} ⇒\rArr energji=fuqia×kohe¨\text{energji}=\text{fuqia}\times\text{kohë} == 30003000 W ×\times 11 s == 30003000 J.
  3. Në fillim, kthejmë 7 minuta në sekonda (7 min = 7 ×\times 60 s = 420 s). Pastaj gjejmë sasinë e energjisë nga formula e fuqisë: fuqia=energjikohe¨\text{fuqia}=\dfrac{\text{energji}}{\text{kohë}} ⇒\rArr energji=fuqia×kohe¨\text{energji}=\text{fuqia}\times\text{kohë} == 30003000 W ×\times 420420 s == 12600001260000 J.

d)

  1. Sasia e energjisë për të rritur 1 kg ujë me 1 °\degreeC gjendet nga formula: nxehte¨sia=mcΔt\text{nxehtësia}=mc\Delta t == 11 kg ×\times 42004200 J/(kg °\degreeC) ×\times 11 °\degreeC == 42004200 J.
  2. E njejta formulë përdoret dhe për këtë kërkesë ⇒\rArr nxehte¨sia=mcΔt\text{nxehtësia}=mc\Delta t == 100100 kg ×\times 42004200 J/(kg °\degreeC) ×\times 1 °\degreeC == 420000420000 J.
  3. Për 7 minuta, energjia që duhej për ngrohësen është 1260000 J. Gjejmë temperaturën që përftoi uji nga kjo energji nga formula: energji=\text{energji}= mcΔtmc\Delta t ⇒\rArr 12600001260000 J == 100100 kg ×\times 42004200 J/(kg °\degreeC) ×\times Δt\Delta t ⇒\rArr Δt=\Delta t= 1260000J420000J/°C\dfrac{1260000\text{J}}{420000\text{J/\degree C}} == 33 °\degreeC.