Feladat: 2257. fizika feladat Korcsoport: 16-17 Nehézségi fok: átlagos
Megoldó(k):  Lám Judit ,  Rácz Andrea ,  Zimmer András 
Füzet: 1988/április, 189 - 190. oldal  PDF file
Témakör(ök): Ideális gáz nyomásának értelmezése (alapegyenlet), Hőkapacitás, Hőtani mérés, Feladat
Hivatkozás(ok):Feladatok: 1987/október: 2257. fizika feladat

Egy malomban kihasad a legfinomabb lisztet tartalmazó zsák, és a levegő sűrű, átlátszatlan füstre emlékeztető lisztporral lesz tele. A kiszóródott liszt mennyiségéből tudják, hogy 1 liter levegőben kb. 0,5g liszt lebeghet, de szeretnék ennek értékét pontosabban meghatározni, ezért egy 1dm3-es edénnyel mintát vesznek a ,,lisztködből'', és lezárt állapotban laboratóriumba küldik azt.
A laboratóriumban Pali azt javasolja, hogy várják meg, amíg a liszt leülepszik az edény aljára, onnan óvatosan gyűjtsék össze, és mérlegen mérjék meg a súlyát. Társainak azonban nem tetszik ez a megoldás, mert a liszt nagyon finom, 1 mikronnál is kisebb átmérőjű részecskékből áll, s nagyon sokáig kellene várni a leülepedésére. Péter azt tanácsolja, hogy mérjék meg az edény falára ható nyomást, és ebből következtessenek a liszt mennyiségére. Szerinte a liszt ,,golyócskái'' a levegő molekuláihoz hasonlóan lökdösik az edény falát, s ezáltal számottevően megnövelik a nyomást. Kati ezt nem hiszi el, viszont azt állítja, hogy a hőkapacitás (egységnyi hőmérséklet-változáshoz szükséges energia) méréséből meg lehetne határozni a liszt mennyiségét.
Te kinek adsz igazat? Van-e valamilyen ötleted, hogyan lehetne gyorsan és pontosan megmérni, hogy mennyi liszt került 1 liter levegőbe?

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

Nézzük először a három elképzelést. Pali javaslata nyilván nehezen megvalósítható, mivel a liszt lassan ülepszik le, s ezután is nehéz megmérni, mert szétszóródik.
Péter tanácsa nyilvánvalóan rossz, hiszen a légnyomás a laborban, a malomban és ezáltal a mintában is egyforma. Kati módszere elvben jó, és gyakorlatilag is alkalmazható, hiszen a liszt és a levegő tömege ‐ és így a hőkapacitása is ‐ összemérhető. A lisztködös és a tiszta levegő hőkapacitásának különbségéből, valamint a liszt fajhőjének (egységnyi tömegű liszt hőkapacitásának) méréséből a liszt mennyisége meghatározható.
Nézzünk más eljárásokat. Mérjük meg a lisztes levegőt tartalmazó edény tömegét, majd mossuk ki, szárítsuk meg, s mérjük meg újra. A két érték különbsége a liszt tömege, a liszt által kiszorított levegő tömegétől ugyanis nyugodtan eltekinthetünk. Ennél a módszernél azt kell végiggondolnunk, hogy nem csak az edény aljára leülepedett lisztnek, hanem a levegőben lebegő lisztdarabkáknak is van súlya, a levegő közvetítésével ezek is nyomják az edény fenekét, s ezzel együtt a mérleg serpenyőjét.
További ötletek: elektrosztatikus porleválasztás, a liszt ismert tömegű folyadékkal történő megkötése, centrifugálás, optikai áteresztőképesség, fényelnyelődés, fényszórás vizsgálata, szűrőpapíron történő átszivattyúzás.