Facit till Tentamen på kursen Miljöfysik 10p 060517

Facit till Tentamen på kursen Miljöfysik 10p 060517
Kursdelen Energi och klimat 4p
Uppg Facit
1
Poäng
deluppg.
Effekten är proportionell mot svept propellerarea samt mot 6
vindhastighet upphöjt till 3. Det innebär att propellern bör vara
stor, vilket också medför att stativet måste vara högt. Framför allt
måste vindhastigheten vara hög, vilket uppnås med högt stativ
och öppet landskap, helst placering i havet.
Poäng
hel
uppg.
6
2a
Absorbatorplåtar, låda, värmeisolering, transparent täckning. 5
Vattentank för vatten ut i huset, värmeväxlarslinga för
solfångarvattnet i tanken, cirkulationspump för solfångarvatten
2b
Vattnet i absorbatorn värms av solinstrålning, cirkulerar till 4
värmeväxlaren och avger värme till tappvattnet.
2c
Stor instrålning: Orientera mot söder i lämplig höjdvinkel.
7
Små värmeförluster: Värmeisolering på solfångare, rör, vattentank.
Selektiv yta på absorbatorer. Eventuellt dubbelglas (minskar dock
instrålningen)
Hög verkningsgrad: Håll temperaturen i solfångaren låg t ex lägg
värmeväxlaren i botten på vattentanken, där temp är lägst
16
3
Nyttig effekt = termisk energi per sekund:
Q mcT 210  4180  10
P 

W  2438W
t
t
3600
P
2438
Värmefaktor   värme 
3
Pel
800
8
8
4a
4b
Återkoppling: En faktor påverkar en annan faktor, som i sin tur 2+2+2+2
åter påverkar den första, förstärkande (positiv å) eller
försvagande (negativ å)
Ökad temp => ökad avdunstning => ökad vattenånghalt i luften
=> ökad abs av IR-strålning => ökad växthuseffekt => ökad
temperatur. Positiv återkoppling.
Fler ex se bok.
Instrålning S W/m2
8
Area för instrålning: A m2
Area för utstrålning: 2A m2
Emissionsfaktor ε=1 för svart yta
Temperatur i K: T=273+58 K=331 K
Instrålad effekt S.A
Utstrålad effekt enl Stefan –Boltzmann: P  2 A  T 4
Strålningsbalans:
S  A  2 A  T 4
S  2  1  5,67  10 8  3314  1361 W / m 2
4c
5a
Nej, där får man också värmeförluster till omgivningen genom 2
konvektion till luften, som är svårare att beräkna
Lyftarbete:
8
W  mgh  75  9,82  1350 J
18
Extra energi från bensin:
(12,1  6,3)
Q
1,8  31  10 6 J
100
Verkningsgrad:
W
   0,31
Q
Verkningsgraden är 31%
5b
Vid acceleration omvandlas i motorn kemisk energi med hög 4
energikvalitet till en mindre del kinetisk energi med hög
energikvalitet och en stor del termisk energi med låg kvalitet.
Vid inbromsning omvandlas kinetisk energi med hög kvalitet till
värme i bromsar och däck och väg, med låg energikvalitet.
Inbromsningen är alltså störst slöseri med energikvalitet – all
energi blir oanvändbar. Vid acceleration bibehåller man en del
av energin som nyttig, kinetisk energi.
12
6a
Se labhandledning
2
6b
I=0,157 A
U=4,84 V
Area A=10 . 0,05 . 0,025m2=0,0125 m2
Instrålning S=450 W/m2
Instrålad effekt Pin = S.A = 450.0,0125 W = 5,625 W
Nyttig effekt (el) Pel = 0,157.4,84 W = 0,760 W
Verkningsgrad:
P
0,760
  el 
 0,135  14%
Pin 5,625
1+1+2
6c
6d
6
Kiselmaterialet, halvledare, valensband, ledningsband, bandgap, 8
noch
p-dopning,
utarmningsområde,
p-n-övergång,
nettoladdning, inbyggd spänning, fotonenergi, excitering,
separation av laddningar, yttre strömkrets.
20