Segno della spinta di Archimede
Un cubetto di ghiaccio di lato 2 cm alla temperatura di -10 gradi C è posto alla base di un contenitore
cilindrico di raggio 2cm riempito di acqua alla temperatura di 20 gradi C, fino all’altezza di 10cm. [il fatto che il raggio del cilindro coincida con la dimensione del lato del cubo serve a qualcosa per procedere nello svolgimento?]
La
densità del ghiaccio è 0.917g/cm^3
ed il suo calore specifico è c=2090 J/(kg K).
Il calore latente
di fusione è 333 J/g.
1) Quanto tempo ci mette il cubetto a risalire fino a galla?
Intanto sti cercando di capire questa domanda:
sul cubetto messonin H2O agiscono la forza peso e la spinta di Archimede. Trascuro eventuali attriti. Applico il secondo principio della dinamica ponendo la somma delle forze uguale alla massa per l'accelerazione. Dall'accelerazione èpossibile ricavare il tempo, poiché conosco lo "spazio percorso" ovvero l'altezza del cilindro contenente H20.
$P-SA=m*a$
P=forza peso;SA:spinta di Archimede
Nelle soluzioni però la spinta di archimede è posta come positiva mentre la forza peso come negativa. So che i segni sono convemzioni però penso di averli sbagliati perché se li metto come ho fatto non mi trovo con i risultati
2) Qual è il volume dell’acqua dopo che il cubetto si è sciolto?
Il volume aumenta quindi devo aggiungere anche il volume del cubetto giusto?
3) Quale è la temperatura dell’acqua dopo che il ghiaccio si è sciolto?
Si trascurino le perdite
di calore verso l’ambiente
Vi ringrazio
cilindrico di raggio 2cm riempito di acqua alla temperatura di 20 gradi C, fino all’altezza di 10cm. [il fatto che il raggio del cilindro coincida con la dimensione del lato del cubo serve a qualcosa per procedere nello svolgimento?]
La
densità del ghiaccio è 0.917g/cm^3
ed il suo calore specifico è c=2090 J/(kg K).
Il calore latente
di fusione è 333 J/g.
1) Quanto tempo ci mette il cubetto a risalire fino a galla?
Intanto sti cercando di capire questa domanda:
sul cubetto messonin H2O agiscono la forza peso e la spinta di Archimede. Trascuro eventuali attriti. Applico il secondo principio della dinamica ponendo la somma delle forze uguale alla massa per l'accelerazione. Dall'accelerazione èpossibile ricavare il tempo, poiché conosco lo "spazio percorso" ovvero l'altezza del cilindro contenente H20.
$P-SA=m*a$
P=forza peso;SA:spinta di Archimede
Nelle soluzioni però la spinta di archimede è posta come positiva mentre la forza peso come negativa. So che i segni sono convemzioni però penso di averli sbagliati perché se li metto come ho fatto non mi trovo con i risultati
2) Qual è il volume dell’acqua dopo che il cubetto si è sciolto?
Il volume aumenta quindi devo aggiungere anche il volume del cubetto giusto?
3) Quale è la temperatura dell’acqua dopo che il ghiaccio si è sciolto?
Si trascurino le perdite
di calore verso l’ambiente
Vi ringrazio
Risposte
Direi che i segni li hai messi giusti, in sostanza peso e spinta di archimede sono opposti, poi chi sia + e chi - conta poco. Se riporti i conti si può vedere cosa non va. Certo che trascurare gli attriti in un caso così....
per 2): certo che NON devi aggiungere il volume del cubetto: devi vedere quanto differisce il volume del cubetto di ghiaccio e del corrispondente volume d'acqua, cioè guardare alla DIFFERENZA di densità
per 3) non hai nessuna idea?
per 2): certo che NON devi aggiungere il volume del cubetto: devi vedere quanto differisce il volume del cubetto di ghiaccio e del corrispondente volume d'acqua, cioè guardare alla DIFFERENZA di densità
per 3) non hai nessuna idea?
Riprovo a capire il punto 2):
il ghiaccio si trasforma in acqua ne trovo il volume moltiplicandone la massa per la densità di H20. Poi perché il volume finale non è la somma di questo volume più quelko2 inziale?
Punto 3)
Forse dovrei usarea legge fondamentale dea termologia
$Q=m*c*deltaT$
$c$ è il calore specifico
Cerco prima di capirci qualcosa a parole:
il ghiaccio viene messo a contatto con H2O più calda che cede calore ad esso finché si fonde (?) quindi calcolo pure il calore latente di fusione.
Il calore assorbito dal ghiaccio:
$mg*lamda+m*cg*(0-(-10))+m*ca*(20-0)=-[ma*(20-?)]$
cg=calore specifico ghiaccio
ca=calore specifico acqua
$mg$ è la massa del ghiaccio,$ma$ la massa dell'H2O, non so cosa mettere alla temperatura iniziale del calore ceduto dall'acqua.
il ghiaccio si trasforma in acqua ne trovo il volume moltiplicandone la massa per la densità di H20. Poi perché il volume finale non è la somma di questo volume più quelko2 inziale?
Punto 3)
Forse dovrei usarea legge fondamentale dea termologia
$Q=m*c*deltaT$
$c$ è il calore specifico
Cerco prima di capirci qualcosa a parole:
il ghiaccio viene messo a contatto con H2O più calda che cede calore ad esso finché si fonde (?) quindi calcolo pure il calore latente di fusione.
Il calore assorbito dal ghiaccio:
$mg*lamda+m*cg*(0-(-10))+m*ca*(20-0)=-[ma*(20-?)]$
cg=calore specifico ghiaccio
ca=calore specifico acqua
$mg$ è la massa del ghiaccio,$ma$ la massa dell'H2O, non so cosa mettere alla temperatura iniziale del calore ceduto dall'acqua.
"scuola1234":
Riprovo a capire il punto 2):
il ghiaccio si trasforma in acqua ne trovo il volume moltiplicandone la massa per la densità di H20. Poi perché il volume finale non è la somma di questo volume più quelko2 inziale?
Devi sommare il volume dell'acqua di fusione, ma devi TOGLIERE quello del ghiaccio, che non c'è più
"scuola1234":
Punto 3)
Forse dovrei usarea legge fondamentale dea termologia
$Q=m*c*deltaT$
$c$ è il calore specifico
Cerco prima di capirci qualcosa a parole:
il ghiaccio viene messo a contatto con H2O più calda che cede calore ad esso finché si fonde (?) quindi calcolo pure il calore latente di fusione.
Il calore assorbito dal ghiaccio:
$mg*lamda+m*cg*(0-(-10))+m*ca*(20-0)=-[ma*(20-?)]$
cg=calore specifico ghiaccio
ca=calore specifico acqua
$mg$ è la massa del ghiaccio,$ma$ la massa dell'H2O, non so cosa mettere alla temperatura iniziale del calore ceduto dall'acqua.
Allora, ci sono tre fasi:
prima il ghiaccio si scalda da -10° a 0°, assorbendo un calore $Q_1$ dall'acqua intorno. Con la legge che hai detto trovi la temperatura dell'acqua, $T_1$.
Poi il ghiaccio fonde, resta a 0° , e trovi il calore di fusione $Q_f$ L'acqua circostante, con una massa nota ($m_a$), cede questo calore e si raffredda fino ad una temperatura $T_2$, che puoi trovare da $Q_f = ca*m_a*(T_1 - T_2)$
Poi l'acqua di fusione, con una massa nota (quella del ghiaccio, $m_g$) si scalda fino alla temperatura finale $T_f$, che non sappiamo, assorbendo una quantità di calore $Q$ dall'acqua circostante, .
Però sappiamo che il calore assorbito da $m_g$ è uguale a quello ceduto da $m_a$, quindi puoi scrivere
$ca*m_g*(T_f-0) = ca*m_a*(T_2 - T_f)$, $ca$ = capacità termica dell'acqua, che si semplifica, e ricavi così $T_f$
"mgrau":
Allora, ci sono tre fasi:
prima il ghiaccio si scalda da -10° a 0°, assorbendo un calore $Q_1$ dall'acqua intorno. Con la legge che hai detto trovi la temperatura dell'acqua, $T_1$.
Poi il ghiaccio fonde, resta a 0° , e trovi il calore di fusione $Q_f$ L'acqua circostante, con una massa nota ($m_a$), cede questo calore e si raffredda fino ad una temperatura $T_2$, che puoi trovare da $Q_f = ca*m_a*(T_1 - T_2)$
Poi l'acqua di fusione, con una
Perché $T_1-T_2$ e non viceversa $T_2-T_1$?
"mgrau":
Direi che i segni li hai messi giusti, in sostanza peso e spinta di archimede sono opposti, poi chi sia + e chi - conta poco. Se riporti i conti si può vedere cosa non va.
Forse quello che non va è il volume che metto nelle formule, ho fatto
$d_g*V_g*a=d_g*V_g*g-d_a*V_a*g$
Dove $d_g$ densità ghiaccio, $d_a$ densità di $H_2O$
Nelle soluzioni il volume si semplicfica perché è uguale dappertutto però io pensavo che il volume da porre nella forza peso fosse solo quello del cubetto di ghiaccio; mentre il volume da calcolare nella spinta lo consideravo come quello del fluido spostato cioè dell'acqua. Quale volume occorre riportare e perché?
Grazie mille
"scuola1234":
[quote="mgrau"]
Allora, ci sono tre fasi:
prima il ghiaccio si scalda da -10° a 0°, assorbendo un calore $Q_1$ dall'acqua intorno. Con la legge che hai detto trovi la temperatura dell'acqua, $T_1$.
Poi il ghiaccio fonde, resta a 0° , e trovi il calore di fusione $Q_f$ L'acqua circostante, con una massa nota ($m_a$), cede questo calore e si raffredda fino ad una temperatura $T_2$, che puoi trovare da $Q_f = ca*m_a*(T_1 - T_2)$
Poi l'acqua di fusione, con una
Perché $T_1-T_2$ e non viceversa $T_2-T_1$?[/quote]
Sono le solite questioni sui segni. Sappiamo che $T_1 > T_2$, così troviamo un $Q_f$ positivo. Certo puoi anche averlo negativo, poi bisogna pensare se è calore ceduto o assorbito, insomma non si finisce più. Io non amo molto i formalismi, mi basta usare il buon senso per sapere che segni mi devono venire.
"scuola1234":
[quote="mgrau"]Direi che i segni li hai messi giusti, in sostanza peso e spinta di archimede sono opposti, poi chi sia + e chi - conta poco. Se riporti i conti si può vedere cosa non va.
Forse quello che non va è il volume che metto nelle formule, ho fatto
$d_g*V_g*a=d_g*V_g*g-d_a*V_a*g$
Dove $d_g$ densità ghiaccio, $d_a$ densità di $H_2O$
Nelle soluzioni il volume si semplicfica perché è uguale dappertutto però io pensavo che il volume da porre nella forza peso fosse solo quello del cubetto di ghiaccio; mentre il volume da calcolare nella spinta lo consideravo come quello del fluido spostato cioè dell'acqua. Quale volume occorre riportare e perché?
Grazie mille[/quote]
L'espressione "fluido spostato" ho sempre visto che mette in difficoltà gli studenti. Il fluido spostato - non saprei che altra espressione usare - è quello dove adesso c'è l'oggetto immerso, mentre prima c'era l'acqua; quindi coincide con il volume della parte immersa dell'oggetto. Nel nostro caso, la spinta di Archimede sul cubetto di ghiaccio, finchè sta tutto sotto, è il peso di un volume d'acqua che coincide col volume del cubetto, insomma si tratta sempre dello stesso volume, quello del cubetto.
Chiedo scusa ma vorrei fugare delle perplessità anche su quest'altro problema
Un pezzo di vetro ha un peso apparente di $3.5N$ in aria (o nel vuoto), 2.1N in acqua distillata
e $1$ N in acido solforico. Trovare la massa volumica dell'acido solforico
Mi sembra di aver capito che il peso apparente dei fluidi sua la differenza tra la forza peso e la spintadi Archimede; ora però per trovare la massa dell'acido solforico non saprei come procedere;
$m*g-d*V*g=1N$
Ma non conosco il volume, come sarebbe il procedimento corretto?
Grazie mille
Un pezzo di vetro ha un peso apparente di $3.5N$ in aria (o nel vuoto), 2.1N in acqua distillata
e $1$ N in acido solforico. Trovare la massa volumica dell'acido solforico
Mi sembra di aver capito che il peso apparente dei fluidi sua la differenza tra la forza peso e la spintadi Archimede; ora però per trovare la massa dell'acido solforico non saprei come procedere;
$m*g-d*V*g=1N$
Ma non conosco il volume, come sarebbe il procedimento corretto?
Grazie mille
Se l'oggetto pesa 3.5N in aria - questo è il peso "vero", non c'è spinta di A - e 2.1N in acqua, vuol dire che la SdA vale 3,5 - 2.1 = 1.4N. Da qui ricavi il volume, che è il volume di acqua che pesa 1.4N, ossia 0.14 litri
ma l'aria non è un fluido allora perché non ci sta spinta di Archimede?
C'è, c'è, vedi mongolfiere e dirigibili solo che influisce sul quarto o quinto decimale ...
Non so come arrivare all'acido solforico:non ho capito se con massa volumica si intenda la densità? Grazie
Sì, massa volumica o densità: $rho=m/V$
Continuo a scrivere calcoli senza senso e a non capire quale condizione devo porre. Non so se il vetro galleggia o affonda quindi come faccio a scrivere l'equazione io ho provato così:
$2.1+1-3.5=d*V*g$? La massa volumica l'ho indicata con $d$ ma mi sembra un conto sciocco come tutti gli altri calcoli che ho fatto
$2.1+1-3.5=d*V*g$? La massa volumica l'ho indicata con $d$ ma mi sembra un conto sciocco come tutti gli altri calcoli che ho fatto
Mi sbaglierò, ma secondo me il tuo problema è che tu continui a non vloer guardare al problema in un modo discorsivo, ma invece cerchi la formula magica che ti dia la soluzione.
Dovresti metterti davanti a un problema come Sherlock Holmes davanti a un delitto: chiederti cosa sappiamo di certo, cosa possiamo dedurre da quel che sappiamo, e così via, senza puntare ossessivamente al risultato richiesto, che dovrebbe venir fuori quasi da solo.
Qui ti chiedono la densità dell'acido solforico, e ti danno un po' di fatti.
Siamo in zona "Spinta di Archimede", che ha a che fare con la densità, no?
Allora, conosciamo i "pesi apparenti£ di questo pezzo di vetro.
Il peso apparente è il peso vero, meno la SdA. Ce lo danno nell'acqua e nell'acido.
Il peso vero lo sappiamo, così conosciamo le due SdA per acqua e acido: 3.5 - 2.1N = 1.4 N per l'acqua, 3.5 - 1N = 2.5 N per l'acido.
Il volume è lo stesso, quello del vetro.
Allora sappiamo che un certo volume d'acqua pesa 1.4N, cioè $rho_{acqua}* g * V = 1.4N$
Lo stesso volume di acido pesa 2.5N, cioè $rho_{acido} * g * V = 2.5N$
Da qui ricaviamo subito che $rho_{acido} /rho_{acqua} = 2.5/1.4$
Ma $rho_{acqua}$ la conosciamo, così ricaviamo $rho_{acido}$
Dovresti metterti davanti a un problema come Sherlock Holmes davanti a un delitto: chiederti cosa sappiamo di certo, cosa possiamo dedurre da quel che sappiamo, e così via, senza puntare ossessivamente al risultato richiesto, che dovrebbe venir fuori quasi da solo.
Qui ti chiedono la densità dell'acido solforico, e ti danno un po' di fatti.
Siamo in zona "Spinta di Archimede", che ha a che fare con la densità, no?
Allora, conosciamo i "pesi apparenti£ di questo pezzo di vetro.
Il peso apparente è il peso vero, meno la SdA. Ce lo danno nell'acqua e nell'acido.
Il peso vero lo sappiamo, così conosciamo le due SdA per acqua e acido: 3.5 - 2.1N = 1.4 N per l'acqua, 3.5 - 1N = 2.5 N per l'acido.
Il volume è lo stesso, quello del vetro.
Allora sappiamo che un certo volume d'acqua pesa 1.4N, cioè $rho_{acqua}* g * V = 1.4N$
Lo stesso volume di acido pesa 2.5N, cioè $rho_{acido} * g * V = 2.5N$
Da qui ricaviamo subito che $rho_{acido} /rho_{acqua} = 2.5/1.4$
Ma $rho_{acqua}$ la conosciamo, così ricaviamo $rho_{acido}$
Come giustamente hai detto il peso apparente è la differenza tra il peso reale e la spinta del fluido, quindi conoscendo i due pesi troviamo quanto vale la spinta dell'acqua che come già detto da mgrau vale $1.4\text( N)$ che corrispondono ad un volume d'acqua spostata pari a $0.14\text( dm)^3$.
Allo stesso modo si trova che la spinta dell'acido è pari a $2.5\text( N)$ che sarà il peso del volume di acido spostato; dato che il volume del pezzo di vetro non è cambiato questo volume vale ancora $0.14\text( dm)^3$.
Ora noi sappiamo che, in condizioni normali, il peso di un corpo (in Newton) è dato dalla massa (in Kg) moltiplicata per $g$ ovvero l'accelerazione di gravità, quindi la massa del volume di acido spostato sarà $2.5/9.8=0.255\text( Kg)$.
In conclusione la densità sarà $rho=m/V=0.255/0.14\text( Kg/dm)^3=1.82\text( Kg/dm)^3$
Allo stesso modo si trova che la spinta dell'acido è pari a $2.5\text( N)$ che sarà il peso del volume di acido spostato; dato che il volume del pezzo di vetro non è cambiato questo volume vale ancora $0.14\text( dm)^3$.
Ora noi sappiamo che, in condizioni normali, il peso di un corpo (in Newton) è dato dalla massa (in Kg) moltiplicata per $g$ ovvero l'accelerazione di gravità, quindi la massa del volume di acido spostato sarà $2.5/9.8=0.255\text( Kg)$.
In conclusione la densità sarà $rho=m/V=0.255/0.14\text( Kg/dm)^3=1.82\text( Kg/dm)^3$
vi ringrazio sì effettivamen te ho problemi a capire la logica pratica degli esercizi non so come affrontare questa disciplina
quindi per questo problema dovevo capire (so che per voi è scontato) che ciò che devo uguagliare èil volume perché non cambia. Però ancora non mi è chiaro il concetto di peso apparente: è il peso che risulterebbe su una bilancia?
quindi per questo problema dovevo capire (so che per voi è scontato) che ciò che devo uguagliare èil volume perché non cambia. Però ancora non mi è chiaro il concetto di peso apparente: è il peso che risulterebbe su una bilancia?
"scuola1234":
Però ancora non mi è chiaro il concetto di peso apparente: è il peso che risulterebbe su una bilancia?
Sì, ovvero la forza verso l'alto da applicare per far stare in equilibrio il corpo immerso
So che chiedo troppo però se aveste voglia a tempo di aiutarmi anche con questo vi sarei molto grata:
Nel film Up la casa di legno di uno dei personaggi viene sollevata da palloncini di plastica
legati alla casa con fili. Si supponga che ciascun palloncino sia riempito di He e sia sferico con
raggio r=33cm e la massa della plastica sia trascurabile. In queste condizioni la densità
dell’elio nel palloncino è He = 0.2 kg/m^3
. Si supponga inoltre che la casa abbia una massa M
pari a una tonnellata ma abbia un volume trascurabile rispetto a tutti i palloncini.
a) Calcolare il numero minimo N di palloncini che servono per far alzare in volo la casa
(densità dell’aria ρari a = 1 kg/m3
).
b) Se una mole di He costa 1 euro, quante migliaia di euro bisogna spendere per acquistare
l’He? (la massa molare dell’He è 4 g).
Come al solito il procedimento è sbagliato
$S_A=P$
$d_(H_2O)*V_p*g=(N*d_(He)*V_p+M)*g$
Con $N$ indico il numero di palloncini, $V_p$ il volume di palloncini $d_(He)$ la densità dell'elio ma è sbagliato...Non so più come agire, il numero dei palloncini lo devo moltiplicare per la massa dell'elio? Ogni paloncino contiene elio quindi pensavo che l'elio totale sarebbe moltiplicato per il numero di palloncini..
scusate per l'ennesimo milionesimo disturbo sul forum ma lezioni, ripetizioni e il web non mi bastano per superare questo esame.vi ringrazio
Nel film Up la casa di legno di uno dei personaggi viene sollevata da palloncini di plastica
legati alla casa con fili. Si supponga che ciascun palloncino sia riempito di He e sia sferico con
raggio r=33cm e la massa della plastica sia trascurabile. In queste condizioni la densità
dell’elio nel palloncino è He = 0.2 kg/m^3
. Si supponga inoltre che la casa abbia una massa M
pari a una tonnellata ma abbia un volume trascurabile rispetto a tutti i palloncini.
a) Calcolare il numero minimo N di palloncini che servono per far alzare in volo la casa
(densità dell’aria ρari a = 1 kg/m3
).
b) Se una mole di He costa 1 euro, quante migliaia di euro bisogna spendere per acquistare
l’He? (la massa molare dell’He è 4 g).
Come al solito il procedimento è sbagliato
$S_A=P$
$d_(H_2O)*V_p*g=(N*d_(He)*V_p+M)*g$
Con $N$ indico il numero di palloncini, $V_p$ il volume di palloncini $d_(He)$ la densità dell'elio ma è sbagliato...Non so più come agire, il numero dei palloncini lo devo moltiplicare per la massa dell'elio? Ogni paloncino contiene elio quindi pensavo che l'elio totale sarebbe moltiplicato per il numero di palloncini..
scusate per l'ennesimo milionesimo disturbo sul forum ma lezioni, ripetizioni e il web non mi bastano per superare questo esame.vi ringrazio
Quanto pesa un palloncino?
Qual è la sua SdA dovuta all'aria?
Qual è la forza con cui tira su?
Quanti ce ne vogliono perchè questa forza raggiunga il peso di 1 tonnellata?
Quanto pesa tutto l'elio dei palloncini?
Quante moli sono?
Quanto costano tutte queste moli?
Qual è la sua SdA dovuta all'aria?
Qual è la forza con cui tira su?
Quanti ce ne vogliono perchè questa forza raggiunga il peso di 1 tonnellata?
Quanto pesa tutto l'elio dei palloncini?
Quante moli sono?
Quanto costano tutte queste moli?
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