Πέμπτη, 21 Δεκεμβρίου 2017

Το νερό ανεβαίνει λόγω καύσης

Έχουμε μια μεγάλη λεκάνη με νερό και ένα κυλινδρικό ανοικτό δοχείο με βάση Α και ύψος Η=20cm, εντός του οποίου ρίχνουμε νερό. Στη συνέχεια, στην επιφάνειά του τοποθετούμε ένα κεράκι ρεσώ, το οποίο επιπλέει, όπως στο αριστερό σχήμα, με αποτέλεσμα το ύψος του νερού να είναι h=5cm. Παίρνουμε το δοχείο και το τοποθετούμε μέσα  στη λεκάνη, κλείνοντάς το αεροστεγώς από πάνω, με μια βαριά πλάκα και συμπληρώνουμε νερό στη λεκάνη μέχρι να φτάσει επίσης σε ύψος h.  Κάποια στιγμή, μέσω κατάλληλου ηλεκτρονικού μηχανισμού ανάβουμε το κεράκι. Το κεράκι καίγεται για μικρό χρονικό διάστημα και στη συνέχεια σβήνει. Αφήνουμε λίγο χρόνο να ψυχθεί το περιεχόμενο του δοχείου και να αποκτήσει την αρχική του θερμοκρασία και κατόπιν ανοίγουμε μια μικρή τάπα εμβαδού Α1=0,5cm2, στην πλευρά του δοχείου, πολύ κοντά στη βάση του, οπότε βλέπουμε  νερό να εισχωρεί στο δοχείο, με αποτέλεσμα να ανεβαίνει η στάθμη στο εσωτερικό του, σε ύψος h1=7cm, ενώ δεν παρατηρούμε εμφανή μεταβολή της στάθμης του νερού της λεκάνης.
i)  Γιατί λέτε να έσβησε το κερί;
ii) Να υπολογίσετε την τελική πίεση των αερίων στο εσωτερικό του κυλίνδρου, μετά το άνοιγμα της τάπας.
iii) Υπολογίστε τη συνολική δύναμη που δέχεται η τάπα, από το νερό, πριν το άνοιγμά της.
iv) Το κερί είναι ένας υδρογονάνθρακας, που η καύση του παράγει CΟ2 και υδρατμούς. Θεωρούμε ότι το κεράκι έσβησε όταν κατανάλωσε όλο το Ο2 και πριν ανοίξουμε την τάπα οι υδρατμοί υγροποιούνται ενώ το CΟ2 απορροφάται πλήρως από το νερό. Να εξετάσετε αν τα αποτελέσματα του πειράματος δικαιολογούν αυτές τις υποθέσεις.
Δίνονται: η πυκνότητα του νερού ρ=1.000kg/m3, g=10m/s2, η σύσταση του αέρα είναι 20% κ.ο. Ο2 και 80% κ.ο. Ν2, ενώ pατ=105Pa.
ή

Δεν υπάρχουν σχόλια:

Δημοσίευση σχολίου