Vinnaren i pepparkakshustävlingen!
2018-12-05, 20:53
  #1
Medlem
Hej! Jag har nu 1 uppgift kvar och jag känner bara att jag är helt ute och cyklar. Uppgiften varnar att man behöver förkunskaper av fysik 1 inom värmelära vilket är nog där jag mest sabbar det med min okunnighet.



Uppgift: Om hur mycket tid börjar en skinnhandske smälta på månens yta en solig dag? Gör nödvändiga och rimliga antaganden.

Specifika värmekapacitet för skinn är 2,4 kJ/(kg*K), smältpunkten för skinn är 1250 C. Temperaturen på månens yta en solig dag är enligt forskare +1200 C.




Jag har just nu bara teorin om att räkna ut solens intensitet och/eller effekt vilket jag antar har ett stort samband med värmekapacitet. Jag hoppas verkligen ni kan hjälpa mig som om jag var en elev med extra mycket behov av hjälp. Strö lite brödsmulor där jag ska observera! Tack!

Redigering: Om jag antar att handsken väger 0.2 kg, ger det då E = C x M x deltaT

deltaT = 125-120 = 5, 5 celsius = 278kelvin

2400 (J/Kg x K) x 0.2 (kg) x 278 (K) = 133 x 10^3 Joule

Kan jag då räkna ut hur lång tid det tar solen att stråla 133 x 10^3 Joule? Solens effekt
__________________
Senast redigerad av gralb 2018-12-05 kl. 21:32.
Citera
2018-12-05, 22:18
  #2
Medlem
Jag räkna ut solens intensitet vid månen (I) till ca 1400 W/m^2 vilket alltså är 1400 Joule/sekund/kvadratmeter. Jag antar att handsken tar en plats på 1 kvadratmeter vilket låter mig göra formeln simplare till 1400 Joule/sekund. Jag antar även att handsken agerar som en svartkropp och absorberar all strålning.

Om Handsken behöver 133 x 10^3 Joule för att öka 5 grader ger det:

133 x 10^3 / 1400 = 95.

Vilket ger svar: 95 sekunder för handsken att smälta.

Hoppas jag har rätt!
Citera
2018-12-07, 17:07
  #3
Medlem
fermions avatar
Ingen handske kommer att smälta, problemet är felformulerat.

Solens instrålade effekt på månen är ca 1,36 kW/kvadratmeter; en handskes ena sida är kanske 2 dm² dvs solens effekt på handsken är max 27 watt om den är svart och vinkelrät mot solen. Detta gäller även på Jorden. Fundera på om du kan få något med så stor yta som en handske att bli så hett med 20 W (Tänk glödlampa i Adventsstjärna typ)

För att räkna ut hur varm handsken blir, så kan du anta att den strålar ut effekt på översidan (som är vänd mot rymden med 3K) Utstrålad emittans M måste då (om man antar samma emissivitet för inkommande som utgående våglängder) vara 1,37 kW/m² när den inte längre blir varmare (eller kallare). Den sägs då ha sin jämviktstemperatur. Målar man den silverfärgad så är jämviktstemperaturen lägre eftersom det faktiskt inte stämmer att emissiviteten är lika för alla våglängder, men det är överkurs.

detta insättes i formeln för temperaturstrålning (Stefan - Boltzmanns lag).

M= s*T⁴ där s=56,7 nW/m²/K⁴

vilket ger T⁴=(1,37/56,7 )* 10¹²

alltså är T= sqrt(sqrt(0,024))*10³ = 394 K (121 grader Celsius)

Här smälter som sagt inga handskar
__________________
Senast redigerad av fermion 2018-12-07 kl. 17:12.
Citera
2018-12-22, 22:53
  #4
Medlem
fermions avatar
Citat:
Ursprungligen postat av gralb

Hoppas jag har rätt!

Nej du har fel
Citera
2019-02-12, 16:57
  #5
Medlem
Ganska sent svar.

Min lärare antog en massa på 100g och area 0.02 kvadrat meter. Vilket gav henne beräkningen att det skulle ta ca 15 min för handsken att smälta. Vem av er som har rätt är jag inte kunnig nog att veta. Men hon gav mig en bedömning i nivå till kursmålen. Så jag är nöjd och tack för att du svara.

Dock la hon till lite trivia om hur månen nästan inte har några gasmolekyler. Alltså är det extremt svårt att överföra värme till handsken. Vilket medför att realistiskt skulle handsken inte ändra temperatur och då inte smälta.
Citera
2019-02-16, 15:59
  #6
Medlem
fermions avatar
Citat:
Ursprungligen postat av gralb
Ganska sent svar.

Min lärare antog en massa på 100g och area 0.02 kvadrat meter. Vilket gav henne beräkningen att det skulle ta ca 15 min för handsken att smälta. Vem av er som har rätt är jag inte kunnig nog att veta. Men hon gav mig en bedömning i nivå till kursmålen. Så jag är nöjd och tack för att du svara.

Dock la hon till lite trivia om hur månen nästan inte har några gasmolekyler. Alltså är det extremt svårt att överföra värme till handsken. Vilket medför att realistiskt skulle handsken inte ändra temperatur och då inte smälta.

Din lärare behöver nog lite vidareutbildning i fysik. Handsken antogs värmas upp genom strålning från solen, inte genom värmeledning från en icks-existerande atmosfär. På samma sätt förlorar den energi genom strålning så att den når en jämviktstemperatur. På vårt och månens avstånd från solen är denna jämviktstemperatur lämplig för liv om man jämnar ut den lite.
Tänk om hon hade rätt. Då skulle ju en handske, eller rymdstation också smälta eller förångas inom en viss, måhända längre, tid.
Citera
2019-02-16, 16:04
  #7
Medlem
Beror väl lite på vilken sida på månen man lägger den ? Gissar 1000 år
Citera
2019-02-16, 21:17
  #8
Medlem
fermions avatar
Citat:
Ursprungligen postat av troligengud
Beror väl lite på vilken sida på månen man lägger den ? Gissar 1000 år
Kan ju tillägga att alla platser på månen utom polerna har ett dygn på ca en månad. Månens baksida som aldrig är vänd mot jorden, är då och då vänd mot solen ( vid nymåne)
Kan också tillägga att om man medelvärdesbildar instrålningen på ett klot (som t.ex roterar väldigt fort eller har värmebehållande och utjämnande förmåga som Jorden) så är klotets area en fjärdedel av projektionsytan mot solen. Då blir motsvarande jämviktstemperatur 6 grader C med samma data. Sen får man vara mer noggrann och korrekt om man tex vill hävda någon klimatåsikt
Citera

Stöd Flashback

Flashback finansieras genom donationer från våra medlemmar och besökare. Det är med hjälp av dig vi kan fortsätta erbjuda en fri samhällsdebatt. Tack för ditt stöd!

Stöd Flashback