Facit

Facit
Tentamen på kursen Miljöfysik 10p, 041212
1
a. Se bok
b. Trädet avger syre vid fotosyntesen men tar upp syre vid respiration, förmultning,
förbränning. När träder förmultnat helt har inget syre netto varken avgivits eller
upptagits.
c. enligt boken s 39
(1   ) SR 2  T 4 4R 2
 (1  0,76)  2620 
T 
8 
 4  5,67  10

1/ 4
 229 K  44 o C
2
a)
b)
c)
d)
e)
f)
Mål 9,11
Mål 9, 11, 12
Mål 11, 12, 14, 2
Mål 11
Mål 3, 8, 9
Mål 8, 9
3
a) Diskutera optiska och termiska förluster och hur de beror på temperaturen. Ge rimliga
värden.
3
7
b) Energi per dygn: Q  mcT  300  4,18  10  30 J  3,8  10 J
Solfångare: Instrålning 1000 W/m2, gissa 3 h per dygn, verkningsgrad 40 %:
Qin  1000  3  3600  0,4Ws / m 2  4  10 6 J / m 2
Erforderlig solfångararea: A 
3,8  10 7 J
 10m 2
4  10 6 J / m 2
4
a) Värmepumpen tar energi från uteluft, mark, berg eller vatten, som kyls ned några grader.
Denna energi lyfts till högre temperatur med hjälp av kompressorn. Energin avges
inomhus. För att driva värmepumpen krävs typiskt 1 del elenergi, som hämtar 2 delar
gratis lågrtemperaturenergi utomhus och levererar 3 delar energi (som värme vid högre
temperatur) inomhus.
b) Värmefaktorn (Nyttig energi/tillförd elenergi) blir högre om temperaturdifferensen
mellan kalla och varma sidan är lägre. Det är alltså sämre med lägre temperatur på kalla
sidan. Detta gäller för luft jämfört med mark eller vatten på vintern. Å andra sidan kräver
en luftvärmepump inte så dyra installationer med bergborrning etc.
c) Med värmefaktor 3 behövs 6700 kWh el, medan 13 300 kWh tas från marken. Hon
tjänar alltså per år 13 300*0,80 kr 10 000 kr. Det tar ca 4 år att tjäna in värmepumpen.
d) Från marken tas 13 300 kWh, vilket kräver 13300/50 m2=270 m2
5
a) Antag 10 m2 fönster. Uppvärmningssäsong 8 månader, med medeltenmp 0 oC ute, 20 oC
inne.
Pdubbel  UAT  3  10  20W  600W
Penkel  UAT  2  10  20W  400W
Besparing 200 W
Tid 8  30  24  3600 s  2,1  10 7 s
Energibesparing per år: 200  2,1  10 7 Ws  4,2  10 9 J 
4,2  10 9
kWh  1200kWh
3,6  10 6
b) All värme, 100 %, försvinner ut i alla hus genom väggar, golv, tak och fönster. Om inte
skulle ju temperaturen hela tiden stiga. Men i ett välisolerat hus är det lite värme som går
ut, och därför behöver vi bara tillföra lite värme från värmesystemet.
c) Mineralull isolerar bra, dvs skiljer hög temperatur från låg. Alltså ligger största delen av
temperaturdifferensen över mineralullen. Gissning: A=18 oC, B=2 oC.
6.
a) Vid seriekoppling adderas spänningen, 4*0,5=2V
b) Panelens effekt vid full instrålning, bästa arbetspunkt: P  0,3  2W  0,6W
En kvadratmeter ger vid 12 % verkningsgrad: P  0,12  1000W  120W
0,6 2
m  0,5dm 2
Area A 
120
c) Se graf
U-I-diagram för solcell SD25
600
Ström I / mA
500
Solcell 1000 W/m2
Solcell 750 W/m2
Solcell 500 W/m2
Solcell 250 W/m2
"motor"
400
300
200
100
0
0
0,5
1
1,5
2
2,5
Spänning U / V
d) Effekt: P  U  I  2,1  0,21 W  0,44 W
e) Den bör gå ännu bättre (snabbare, starkare) vid 1000 W/m2, såvida den inte blir
överhettad och går sönder. Vid 500 W/m2 går den troligen fortfarande, eftersom effekten
inte skiljer så mycket. Men vid 250 W/m2 går den betydligt sämre eller inte alls,
eftersom effekten sjunkit till en fjärdedel.
7
a) Man låter rökgaserna, som innehåller vattenånga, kylas av inkommande kallt vatten,
Vattenångan kondenserar och avger sitt ångbildningsvärme och värme som gått åt för
temperaturhöjning, till vattnet. På så sätt återvinns i princip all energi som använts till
uppvärmning och förångning av vattnet i bränslet.
b) Vissa energiformer kan, även om energin finns i stor mängs, inte användas (eller
användas med låg verkningsgrad) för vissa ändamål.
Ex termisk energi i ånga går att omvandla till rörelseenergi i turbin, men bara med
(typiskt värde) 30-40 % verkningsgrad. Dessa energiformer har låg energikvalitet
Andra energiformer går att omvandla med hög (ibland 100 %) verkningsgrad
Ex: elenergi kan omvandlar till termisk energi till 100 % i värmeelement. Eller till
kinetisk energi med nästan 100 %. Elenergi har hög energikvalitet.