Aktivnosti za samostalno učenje

Aktivnosti za samostalno učenje

Kolekcija zadataka 1

Zadatak 1.

Istražite! Zbog čega na nekim dijelovima tračnice imaju poprečne proreze, a mostovi uske poprečne kanaliće?

Rješenje

Na tračnicama i na mostovima postavljaju se prorezi kako se zbog termičkog stezanja i rastezanja ne oštetile/deformirale same tračnice ili mostovi.

---

Zadatak 2.

Tablica prikazuje tri komada žice od različitog materijala i njihove podatke izmjerene u pokusu. Početna je duljina $l,$ promjena temperature $\Delta T,$ a promjena njihove duljine $\Delta l.$ Koja od tih triju žica ima najmanji, a koja najveći linearni termički koeficijent rastezanja?

žica	$l/\mathrm{m}$	$\Delta T/\mathrm{K}$	$\Delta l/\mathrm{m}$
plava	$3$	$15$	$5·{10}^{-4}$
žuta	$2$	$25$	$5·{10}^{-4}$
crvena	$4$	$20$	$7·{10}^{-4}$

Uputa za rješavanje 2. zadatka:

Iz jednadžbe za linearno termičko rastezanje

$\Delta l=l·\alpha ·\Delta T$

izvedite jednadžbu za koeficijent linearnoga termičkog rastezanja α:

$\alpha =\frac{\Delta l}{l·\Delta T}.$

Rješenje

Najveći linearni termički koeficijent ima plava žica. On iznosi

$\alpha =\mathrm{1,1}·{10}^{-5}{\mathrm{K}}^{\mathrm{-}\mathrm{1}},$

a najmanji crvena žica

$\alpha =\mathrm{8,75}·{10}^{-7}{\mathrm{K}}^{-1}.$

---

Zatvori

Kolekcija zadataka 2

Zadatak 3.

Idealni plin podvrgnut je kružnom procesu prikazanom $V,T$ dijagramom. Nacrtajte na papiru taj proces u $p,V$ dijagramu.

Uputa za rješavanje 3. zadatka:

Najprije je potrebno analizirati graf po fazama. ​

• Plin se prelazeći iz stanja A u stanje B izohorno zagrijava. Tim se procesom povećava i tlak plina.
  
• Iz stanja B u stanje C plinu se uz stalnu temperaturu smanjuje volumen. Pritom se tlak plina povećava.
  
• Iz stanja C u stanje D plin se izohorno hladi. Tlak plina tada se smanjuje.
  
• Iz stanja D u stanje A plinu se uz konstantnu temperaturu povećava volumen, a tlak plina se smanjuje.

Rješenje

Opisani proces u $p,V$ dijagramu sada izgleda ovako:

---

Zadatak 4.

Na crtežu je prikazan bimetal sastavljen od bakra i željeza. Pronađite u tablici koeficijenata linearnoga termičkog rastezanja podatke o materijalima sa slike i napravite na papiru crtež kojim ćete prikazati ono što će se dogoditi s tim bimetalom nakon zagrijavanja.

Rješenje

Zbog boljih svojstava rastezljivosti, bakar će imati veće produljenje od željeza za istu promjenu temperature. Bimetal će nakon zagrijavanja izgledati kao na slici.

---

Uparite temperature s pojmovima.

$1530°\mathrm{C}$	sobna temperatura
$-35°\mathrm{C}$	talište željeza
$37{}^{\circ }\mathrm{C}$	temperatura ljudskog tijela
$0°\mathrm{C}$	talište leda pri $p_{atm}$
$20{}^{\circ }\mathrm{C}$	najniža temperatura izmjerena u RH

null

null

Zatvori

Praktična vježba

Poluvodički termometar

Pribor: poluvodički temperaturni senzor KTY-10, otpornik $\mathrm{1}\mathrm{500}\mathrm{\Omega },$ potenciometar $5\mathrm{00}\mathrm{\Omega },$ multimetar, menzura, termometar, posuda s ledom, vatrostalna čaša s vodom, plamenik, stativ i stativni pribor, izvor napona, spojne žice.

Zadatak

Nacrtajte na papiru krivulju baždarenja koja vam može poslužiti kao termometar za određivanje temperature vode.

Uputa

Za mjerenje temperature upotrijebit će se temperaturno ovisni otpornik tipa KTY-10 (prikazan na slici) ili neki ekvivalentni senzor. Taj pasivni elektronički element izrađen je na bazi poluvodičkog elementa silicija, uz napomenu da mu je temperaturni koeficijent pozitivan (njegov otpor povećava se s temperaturom!). Ti senzori pri temperaturi od $\mathrm{25}\mathrm{°}\mathrm{C}$ imaju otpor od oko $\mathrm{2}\mathrm{k\Omega }$ (koji se mijenja s temperaturom oko $1\mathrm{k\Omega }$ naviše ili naniže).

Senzor se spaja u strujni krug kako je prikazano na slici. U seriju sa senzorom spojena su dva otpornika: jedan otpora $\mathrm{1}\mathrm{500}\mathrm{\Omega }$ (ili $\mathrm{1}\mathrm{630}\mathrm{\Omega }$) i jedan promjenjivi otpornik od $\mathrm{500}\mathrm{\Omega }.$ Prema tvorničkim podatcima (iz tablice ili dijagrama) pri temperaturi t od $\mathrm{20}\mathrm{°}\mathrm{C}$ ovaj senzor ima otpor $R$ od oko $\mathrm{2}\mathrm{000}\mathrm{\Omega }$ ( $\mathrm{1}\mathrm{992}\mathrm{\Omega }$).

Promjenom otpora mijenja se pad napona na senzoru. Mjerenjem tog pada napona možemo izračunati otpor senzora, a iz toga i njegovu temperaturu.

Zadatak je da sami baždarite senzor i odredite svoja odstupanja s obzirom na tvorničke podatke. Baždarite ga tako da senzor, na čije ste izvode zalemili dvije spojne žice, stavite u epruvetu koju potom učvrstite na stativ. Zatim na spojne žice učvrstite izvode voltmetra kako biste mogli očitavati promjene napona (pazite na mogući kratki spoj!). Uronite epruvetu sa senzorom i termometar u vodenu kupelj i očitajte temperaturu i napon. Nakon toga epruvetu sa senzorom uronite u vodenu kupelj (tako da voda ne ulazi u epruvetu!) i s pomoću plamenika zagrijavate posudu s vodom u kojoj je uronjena epruveta. Očitavajte parove vrijednosti napona i temperature za svakih $10°\mathrm{C}$ (do vrenja). Dobivene vrijednosti prikažite na papiru tablično i grafički. Iz nacrtanoga grafa (dobivenog u Excelu) napišite jednadžbu pravca (ako ste dobili linearnu ovisnost). Za neke zadane vrijednosti napona izračunajte (iz dobivenoga matematičkog izraza) temperaturu i zatim za te napone iz nacrtanoga grafa očitajte temperaturu.