Feladat: 1938. fizika feladat Korcsoport: 14-15 Nehézségi fok: átlagos
Megoldó(k):  Kovács Attila ,  Majoros Gábor 
Füzet: 1984/december, 473. oldal  PDF file
Témakör(ök): Egyenletesen változó mozgás (Változó mozgás), Folyadékok, szilárd testek fajhője, Feladat
Hivatkozás(ok):Feladatok: 1984/május: 1938. fizika feladat

Miért melegebb a víz a Niagara-vízesés aljánál, mint a tetejénél? Becsüljük meg a különbséget! Mérhető ez?

A szöveg csak Firefox böngészőben jelenik meg helyesen. Használja a fenti PDF file-ra mutató link-et a letöltésre.

Feltehetjük, hogy a víz vízszintes irányú sebessége a vízesés tetejénél és aljánál azonos. Így a lezúduló víz helyzeti energiája mozgási energiává, majd a víz belső energiájává alakul. (A termodinamika első főtétele alapján a rendszer belső energiája (E) növekszik, ha a rendszerrel termikus úton energiát közlünk, illetve ha rajta mechanikai munkát végzünk, ΔE=Q+W, a jelen esetben Q0, így ΔEW.) m tömegű víz belső energiájának megváltozása cmΔT, ahol c a víz fajhője és ΔT a hőmérséklet változása. A mechanikai munka mgh, ahol h a vízesés magassága. Így

cmΔT=mgh,ΔT=gh/c.
h=60m,c=4200J/kg K adatokkal számolva ΔT=0,14K. Ez természetesen csak becslés, sok olyan mellékes jelenség van, ami ezt módosítja. A feladatban csak a leglényegesebb folyamatot vettük számításba.
Ez a hőmérsékletkülönbség csak pontos mérőeszközzel mérhető.
 

Megjegyzés. A feladatban csak becsülni kellett a hőmérsékletkülönbséget, hiszen annak pontos meghatározása nem is lehetséges. Ezért attól a megoldótól, aki a hőmérsékletkülönbséget (helyes elméleti meggondolás után) irreálisan nagy pontossággal adta meg, 1 pontot levontunk.