Napkémény

A napkémény egy újfajta, kísérleti hőerőmű. Létesítésekor nagy földterületet kör alakban, átlátszó tetővel fednek be, amely a közepe felé enyhén emelkedik, ez az úgynevezett kollektor. Középen egy magas torony található, ez a napkémény. Napsütés hatására a tető alatt a levegő (mint az üvegházban) felmelegszik, és a kéményen át felszáll. Eközben az áramló levegő turbinát hajt meg. A turbinához generátor csatlakozik, mely a mozgási energiát villamos energiává alakítja. Ha azt szeretnék, hogy a légáram éjjel se álljon le, a tető alatt a talajra vízzel teli, fekete csöveket fektetnek, melyek nappal felmelegszenek, éjjel pedig leadják az elnyelt hőt.

A napkémény prototípusát három éven át tesztelték Manzanaresben, Spanyolországban. A kollektorának átmérője 240 méter, felülete 46 000 $ m^2 $, a kémény magassága 195 méter volt. Átlagos teljesítményének értéke 50 kW volt. Ha a turbina és a generátor üzemelt, a kéményben a légáram sebessége 8 m/s, ha a turbina állt, akkor 15 m/s volt. Egy nagy teljesítményű, gáztüzelésű vagy nukleáris erőmű kiváltására alkalmas napkéményhez 7000 m kollektorátmérőre és 1 km magas toronyra volna szükség, olyan területen, ahol a napsugárzás egész évben erős.

a) Miért az ábrán nyilakkal jelzett irányba mozog a kollektor teteje alatt, illetve a kéményben a levegő, ha süt a nap?

b) Miért más az áramló levegő sebessége a kéményben bekapcsolt, illetve kikapcsolt turbina és generátor esetén?

c) A turbinák éjszakai működtetésére, a hőtárolásra miért érdemes vízzel teli csöveket használni? Miért festik a csöveket feketére?

d) Határozza meg, hogy hány 1200 wattos vízforraló kancsót lehetett volna a manzaresi napkémény segítségével egyszerre üzemeltetni, amikor az maximális teljesítménnyel működött!

Megtekintés helyben:     Megtekintés új oldalon:          Feladatlapba

Az alábbi grafikonok egy gumiabroncsgyártó cég honlapján szerepeltek. Az első azt ábrázolja, hogy mekkora egy gépkocsi fékútja különböző körülmények között és különböző gumiabroncsok használatával, egy adott sebességről fékezve. A második grafikon pedig hóban fékezés esetén mutatja a fékút hosszabbodását félig kopott és nagyon elkopott profilú gumiabroncsok esetén. Gumiabroncsok esetén „profilnak” nevezik az abroncs futófelületén lévő barázdákat, mintázatot.

A grafikonok segítségével válaszoljon az alábbi kérdésekre!

a) Körülbelül mennyivel hosszabb egy gépkocsi fékútja 100 km/h sebességről fékezve, nyári gumi használata esetén, nyáron, nedves úton, mint ugyanilyen feltételekkel, de száraz úton?

Körülbelül mennyivel hosszabb egy gépkocsi fékútja 100 km/h-ról fékezve nyáron, száraz úton, ha téli gumit használ nyári helyett?

Mennyivel hosszabb a fékút télen, havas úton 40 km/h-ról fékezve, ha téli gumi helyett nyárit használ az autós?

b) Mennyi munkát végez a súrlódási erő egy 1200 kg tömegű gépkocsin, mialatt az 40 km/h sebességről fékezve megáll?

c) Mekkora a súrlódási erő a kerekek és az út között téli gumival havas úton, illetve nyári gumival havas úton?

d) Hányszor nagyobb a fékezőerő havas úton egy 8 mm-es profilmélységgel rendelkező új téli gumi esetén, mint egy még éppen használható 1,6 mm-es profilmélységű gumi esetén?

Megtekintés helyben:     Megtekintés új oldalon:          Feladatlapba

Az árapály jelenséget a Hold, illetve a Nap gravitációs hatása okozza. Az égitestek hatására az óceánok vízfelülete kidudorodik a Nap és a Hold felé eső oldalon, és a rendszer összehangolt mozgásának hatására az azzal ellentétes oldalon is, az egyszerűsített ábrának megfelelően. A dagálypúp alatt a Föld a nyíl irányának megfelelően elfordul forgási periódusával összhangban.

A Hold és a Nap árapálykeltő hatása erősíti egymást, amikor ezen égitestek egy egyenesbe esnek a Földdel, és gyengítik, ha a Földhöz képest egymásra merőleges irányban helyezkednek el. Erősítéskor nagyobb dagályhullám (szökőárapály) jön létre, gyengítéskor kisebb dagályhullám (vakárapály) söpör végig az óceánok felületén.

a) Mi az oka a Hold fázisainak? Milyen holdfázisok esetén van szökőárapály és mikor van vakárapály?

b) Hányszor van dagály egy napon egy adott földrajzi helyen?

c) Körülbelül milyen gyakran van szökőárapály? Körülbelül mennyi idő telik el a szökőárapály és a vakárapály ideje között? Válaszát indokolja!

d) Milyen árapály van napfogyatkozáskor? Milyen árapály van holdfogyatkozáskor?

Megtekintés helyben:     Megtekintés új oldalon:          Feladatlapba

Az arany egy rendkívül könnyen hajlítható, deformálható fém. Egy 1 grammos darabból akár 2 km hosszú drótot is ki lehet alakítani.

a) Milyen maximális ellenállású drótot lehet 1 g aranyból készíteni?

b) Mekkora lesz ennek a drótnak az ellenállása, ha négy egyenlő részre vágjuk, és a részeket egymás mellé téve összesodorjuk?

Az arany sűrűsége $ \rho = 19,3 \dfrac{g}{cm^3} $, az arany fajlagos ellenállása $ \rho_f = 22,14 \cdot 10^{-9} \Omega \cdot m $.

Megtekintés helyben:     Megtekintés új oldalon:          Feladatlapba