BIOFIZYKA II ĆWICZENIA 2. 18.10.2012

Zad. 1. Pewien gaz doskonały pobrał 10,61 J energii w postaci ciepła Q pod stałym ciśnieniem 1,01*10⁵ Pa, przy czym jego objętość wzrosła o 3*10^-5 m³. Oblicz zmianę energii wewnętrznej gazu. Z ile-atomowych cząsteczek składa się rozważany gaz.

Zad. 2. Podczas wędrówki po odludnym terenie stwierdzasz, ze masz kaprys na deser mrożony. Niestety, temperatura w nocy spada tylko do 6 ºC, ale! Czyste, bezksiężycowe nocne niebo działa jak ciało doskonale czarne o T = -23ºC. Może udałoby się zamrozić cienką warstwę wody, umożliwiając jej wypromieniowanie energii w kierunku nocnego nieba. Bierzesz płaski pojemnik z wodą i izolujesz go od ziemi, stawiając na warstwie złego przewodnika, np. słomy. Przypuśćmy, że masa wody wynosi m = 4,5 kg, pole powierzchni jej warstwy S = 9cm², a grubość tej warstwy d = 5 mm, a zdolność emisyjna ε = 0,9. Wyznacz czas potrzebny do zamarznięcia tej wody w wyniku utraty przez promieniowanie. Czy uda się ją zamrozić w czasie jednej nocy?

Zad. 3. Setki japońskich pszczół zbierających się w zwartą kulę wokół szerszenia mogą w krótkim czasie podnieść swą temperaturę z 35°C do ok. 47°C. Tak wysoka temperatura jest zabójcza dla szerszenia, ale nie dla pszczół. Przyjmijmy następujące dane: 500 pszczół tworzy kule o promieniu 2 cm przez czas t = 20 min. Zakładamy, że straty energii są głównie wynikiem promieniowania cieplnego, a zdolność emisyjna kuli utworzonej przez pszczoły wynosi ε = 0.8, a rozkład temperatury wewnątrz kuli jest jednorodny. Jaką dodatkową energię musi przeciętnie wytworzyć każda z pszczół w ciągu 20 minut, aby otrzymać temperaturę kuli 47°C?

Zad. 4. Obliczyć temperaturę wrzenia wody na Giewoncie. Ciśnienie powietrza na szczycie góry obliczyć ze wzoru barometrycznego:

---