Επειδή το να μοιράζεσαι πράγματα, είναι καλό για όλους…
Δημοσιεύτηκε από τον/την Διονύσης Μητρόπουλος στις 22 Δεκέμβριος 2011 και ώρα 13:00
Αν ανάψουμε την ηλεκτρική σόμπα για να ζεσταθούμε (και με την προϋπόθεση ότι το ρεύμα δεν είναι … κομμένο!), τι θα συμβεί στην εσωτερική ενέργεια του αέρα μέσα στο δωμάτιό μας μετά από λίγη ώρα;
Α) Θα αυξηθεί.
Β) Θα μειωθεί.
Γ) Θα παραμείνει ίδια.
Να δικαιολογήσετε την απάντησή σας.
Σχόλιο από τον/την Κυριακόπουλος Γιάννης στις 22 Δεκέμβριος 2011 στις 14:06
Διαφωνώ. Για να "φεύγει" ο αέρας απο τις χαραμάδες του δωματίου θα πρέπει η πίεση του δωματίου να ειναι μεγαλύτερη απο αυτή του εξωτερικού περιβάλλοντος, δηλαδή μεγαλύτερη απο αυτή της ατμόσφαιρας. Πρίν απο το άναμμα του ηλεκτρικού καλοριφέρ η πίεση στον αερα του δωματίου (P1) ηταν ίση με αυτή του εξωτερικού περιβάλλοντος (Patm) καθως βρίσκονταν μεταξυ τους σε θερμική ισορροπία και δεν "ανταλλασαν" μεταξύ τους μόρια αερα. Επομένως:
Pπριν=P1=Patm=n1RT1/V
Pμετα=P2=n2RT2/V
Διαιρώντας κατα μέλη τις παραπάνω δυο εξισώσεις εχουμε:
P1/P2=n1T1/n2T2 Και αφού P1<P2 αυτό σημαίνει ότι n1T1<n2T2. Τελικα η εσωτερική ενέργεια στο δωμάτιο θα αυξηθεί.
κι αν ανοίξουμε την κατάψυξη του ψυγείου Διονύση, τό ιδιο δεν θα γίνει;
Καλημέρα σε όλους,
Βασίλη νομίζω ότι η πίεση μέσα στο σπίτι διατηρείται συνεχώς ίση με την ατμοσφαιρική. Παράθυρα, πόρτες, εξαεριστήρες, τίποτε από αυτά δεν κλείνει αεροστεγώς.
Όταν ενεργοποιούμε θέρμανση (ή ψύξη) στο δωμάτιο, η μεταβολή της θερμοκρασίας είναι γενικά αργή. Έτσι ακόμη και μια απειροστή μεταβολή πίεσης θα έχει σαν συνέπεια μικρή ροή αέρα προς τα έξω (ή μέσα) από τις χαραμάδες, ώστε η πίεση να παραμένει τελικά σταθερή και ίση με Patm.
Βαγγέλη νομίζω ναι, μόνο που είναι κάπως διαφορετικό στον τρόπο που εξελίσσεται:
Με το άνοιγμα της πόρτας της κατάψυξης (και το στροβιλισμό που προκαλεί) ανακατώνονται κατ' αρχήν απότομα ο μέσα κρύος αέρας με τον έξω.
Έτσι με το κλείσιμο παγιδεύονται έστω n mol αέρα δωματίου μέσα στην κατάψυξη σε πίεση Patm, θερμοκρασία (έστω για ευκολία) ίση με Τδωμ. και εσωτερική ενέργεια Uαρχ.=nCvTδωμ.
Η ψύξη είναι γρήγορη και η πόρτα της κατάψυξης πολύ πιο αεροστεγής από τις πόρτες του δωματίου, με αποτέλεσμα να εμποδίζεται σε μεγάλο βαθμό (αλλά όχι πλήρως) η ροή αέρα προς τα μέσα ή προς τα έξω. Έτσι έχουμε κανονική ισόχωρη ψύξη με n περίπου σταθ. οπότε πέφτει και η πίεση μαζί με τη θερμοκρασία (γι' αυτό και αν προσπαθήσουμε να ξανανοίξουμε 2η φορά την πόρτα συναντάμε αρκετή δυσκολία). Έχουμε επομένως μια παροδική μείωση της U σε Uτελ.=nCvTψυγ.
Αυτό όμως δεν κρατάει πολύ διότι … απόλυτη στεγανότητα δεν υπάρχει ούτε στο ψυγείο 
. Έτσι σταδιακά μπαίνει πρόσθετος αέρας απ' έξω που κρυώνει κι αυτός, οπότε το τελικό κριτήριο είναι πάλι η πίεση ώστε να έχουμε:
Uτελ.=n′CvTψυγ = nCvTδωμ. = Uαρχ.
Καλημέρα Διονύση.
…γιατί αν κλείσω το ψυγείο και πάω άμεσα να το ανοίξω επειδή ξέχασα το ''απάκι'' ας πούμε, βάζω δάκτυλο στη τσιμούχα και το (;) δεν απαντήθηκε από τη σκέψη μου.
Ωραία ερωτήματα και με την αρωγή του Βαγγέλη (περί ψυγείου) Τα ευχαριστήθηκα και γιαυτό γελούσα.
Σε αυτο το σημειο, θα ήθελα να τονίσω την αξία αυτου του είδους των προβληματων, τα οποια συνδέουν τη θεωρία της Φυσικής με την καθημερινότητα των μαθητών δινοντας ρεαλιστικό νόημα σε αυτα που μαθαινουν μεσα από πραγματικές καταστάσεις. Μονον ετσι μπορεί να καταπολεμηθεί η αδρανής γνώση των μαθητών η οποια ξεχνιέται ευκολα και "αυτοδιαγράφεται" απο τη μνημη των μαθητών μετα το πέρας καθε σχολικής χρονιας.
Καλημέρα Βασίλη, καλημέρα Παντελή 🙂
Παντελή είναι … αδίκημα να ξεχάσεις το απάκι και το ψυγείο σε τιμωρεί ! 🙂
Καλησπέρα.
Νομίζω ότι στην περίπτωση του ψυγείου, πρέπει να λάβουμε υπόψη μας και τον κινητήρα του ψυγείου. Ο αισθητήρας της θερμοκρασίας του καταψύκτη αντιλαμβάνεται ότι η εσωτερική θερμοκρασία αυξήθηκε και άρα θα πρέπει να υπερ- λειτουργήσει για να μειώσει ξανά τη θερμοκρασία. Ο κινητήρας όμως είναι μέσα στο δωμάτιο. Άρα δεν υπάρχει περίπτωση να αυξηθεί η θερμοκρασία; Είναι σα να προσπαθείς να ψύξεις το δωμάτιο με κλιματιστικό και η εξωτερική μονάδα να βρίσκεται μέσα στο δωμάτιο που πας να ψύξεις.
Νίκο καλημέρα, μου διέφυγε προηγουμένως το σχόλιό σου και τώρα το είδα.
Πράγματι, αν θεωρήσουμε το δωμάτιο με το ψυγείο ως ένα μονωμένο σύστημα που δεν ανταλλάσσει μάζα ή ενέργεια με το περιβάλλον, παρά μόνο μέσω ηλεκτρικού έργου (πρίζα) τότε και η θερμοκρασία και η εσωτερική ενέργεια θα αυξάνονται συνεχώς.
Διονύση δε σου διέφυγε το σχόλιο μου, εγώ απάντησα επόμενη στιγμή, από τη στιγμή που απάντησες στο Βασίλη και τον Παντελή, απλά έβαλα την απάντηση μου σφήνα στο σημείο που αναφέρθηκε το ψυγείο.
by 
Φαντάζομαι το ενδεχόμενο να μην διάβαζα την ανάρτησή σου και να με ρωτούσε αύριο μαθητής μου (κάποιοι παρακολουθούν το ylikonet) :
Κύριε αν ανάψουμε τη σόμπα ….
Με έστειλες.
Γιάννη κι εγώ, όταν την είχα πρωτακούσει, τη γλύτωσα στο τσακ, “πονηρευόμενος” από το πολύ “προφανές” της ερώτησης (και από το “ποιόν” του συναδέλφου που την έθεσε :-)) και έκλεψα χρόνο με ένα “ας το εξετάσουμε!”
Διονύση πολύ καλό. Σίγουρα αν με ρωτούσε κάποιος, δύσκολα θα διάλεγα το Γ.
Γιάννη (Φ.) πράγματι σε παραπλανά η εκφώνηση.
Σε … παλαιότερες εποχές ήταν ένα είδος “σπορ” οι ερωτήσεις “τρικλοποδιές” (για εκείνους βέβαια τους μαθητές που έτρεφαν αγάπη για το άθλημα, που τώρα σπανίζουν όλο και πιο πολύ).
(Με την ευκαιρία, απολογούμαι γιατί δεν κατάφερα με τις υποχρεώσεις να σχολιάσω τις τελευταίες αναρτήσεις σου, που ήταν εξαιρετικές :-)).
Διονύση όταν είχαμε συναντηθεί στην περυσινή συνεστίαση είχες πει ένα ωραίο παράδοξο με αλυσίδα το οποίο έχω ξεχάσει. Αν το θυμάσαι ανάρτησέ το.
Γιάννη δεν είμαι σίγουρος αν πρόκειται γι’ αυτό, αλλά νομίζω αυτό ήταν:
Όταν ανυψώνουμε την αλυσίδα από το έδαφος, της προσφέρουμε μέσω έργου ενέργεια, που είναι περισσότερη από την αύξηση της μηχανικής της ενέργειας. Αυτό φαίνεται παράδοξο, αλλά εξηγείται αν σκεφτούμε ότι η ανύψωση προκαλεί μια σειρά από διαδοχικές κρούσεις από κρίκο σε κρίκο. Είχα κάνει μια σχετική ανάρτηση (ΕΔΩ), τότε που μας είχε πιάσει μια “νοσταλγία” για τις δέσμες 🙂
Όχι η αλυσίδα ήταν στο τραπέζι και κρεμόταν ένα τμήμα.
Θυμήθηκα Γιάννη (αλλά είναι λίγο “απάτη”):
Αν η αλυσίδα βρίσκεται σε λείο τραπέζι και κρέμεται ο 1ος κρίκος, τότε θ’ αρχίσει να γλιστράει.
Το κρεμασμένο τμήμα έχει βάρος που μεταβάλλεται από 0 έως mg, το δε σημείο εφαρμογής του, δηλαδή το ΚΒ του τμήματος που κρέμεται, μετατοπίζεται από τη “θέση 0” στην άκρη του τραπεζιού σε θέση L/2 πιο κάτω, τη στιγμή που η αλυσίδα εγκαταλείπει το τραπέζι.
Το έργο του λοιπόν φαίνεται να είναι (έργο μεταβλητής δύναμης) εμβαδό τριγώνου με βάση L/2 και ύψος mg, δηλαδή W=mgL/4.
(Το βάρος του τμήματος πάνω στο τραπέζι δεν παράγει έργο).
H δυναμική ενέργεια όμως της αλυσίδας μειώθηκε προφανώς κατά mgL/2 !!
Πολυ καλο!
Αγαπητέ Μιχάλη σ’ ευχαριστώ για το σχόλιο, νάσαι καλά 🙂