Exam text content

FYS-1160 Fysiikka S 2 (Partanen)
Tentti 20.2. 2012

Tentissä saa olla mukana funktiolaskin, joka ei ole ohjelmoitava. Opiskelijalla ei saa olla tentissä mu-
kana kaava- tai taulukkokirjaa.

 

niaallot syntyvät ja miten ne etenevät. Mistä teki, inen etenemisnopeus

 

1. a) Kerro, miten ä
riippuu? (3 p)

b) Palovaroitin lähettää 1,00 kHz taajuudella sinimuotoista, yhtäjaksoista ääntä. Äänen inten-
siteetti 1,00 metrin päässä varoittimesta on 3, 20 x 10" W/m?. Kuinka monta desibeliä on
äänen intensiteettitaso 5,00 metrin päässä hälyttimestä? Ihmisen teoreettinen kuulokynnys
Io = 10? W/m?. (3 p)

2. Kaksi hyvin kapeaa rakoa on vierekkäin 1,80 um päässä toisistaan ja 35,0 cm etäisyydellä var-
jostimesta. Rakoja valaistaan koherentilla valolla, jonka aallonpituus on 550 nm. Laske eri raosta
tulleiden valoaaltojen synnyttämän interferenssikuvion 1. ja 2. tumman kohdan etäisyys toisistaan
varjostimella.

3. Tarkastellaan linssiyhdistelmää, jossa on kaksi toisissaan kiinni olevaa ohutta linssiä. Linssien
polttovälit ovat fi ja f2.

a) Osoita, että linssiyhdistelmä efektiivinen polttoväli f saadaan kaavalla

1 1

FI a

b) Kokoavan kuperan koveran lasilinssin kaarevuussäteet ovat 4,50

cm ja 9,00 cm ja linssimateriaalin taitekerroin on 1,55. Linssin

kovera puoli käännetään ylöspäin ja täytetään läpinäkyvällä hii-

litetrakloridilla CCl4, jonka taitekerroin on 1,46. Tulokseksi saa-

daan kuvan mukainen linssiyhdistelmä. Laske kuperan koveran

linssin ja CCl4-linssin polttovälit sekä linssiyhdistelmän efektii-
vinen polttoväli. (3p)

(3p)

4. Tarkastele yhtälöitä a) - f) ideaalikaasulle. Kerro, onko yhtälö voimassa isobaariselle, isokoori-
selle, isotermiselle tai adiabaattiselle termodynaamiselle prosessille. Yhtälö voi olla voimassa joko
yhdelle tai useammalle prosessille. Kerro myös, mikä termodynaamisen suureen arvo ei muutu pro-
sessin aikana (voi olla useita). Opiskelijan on tiedettävä kaikki prosessit, joissa yhtälö on voimassa,
saadakseen täydet pisteet (1p/yhtälö).

a) 1 VI = pa VY a) AU=nCv AT
b) 0=nC,AT e) 0O=AU+W
c) O=nCv AT 1) W=pAV

5. Lämpövoimakone suorittaa kuvan mukaista kiertoprosessia, jossa vaihe 1 > 2 tapahtuu vakio-
tilavuudessa, vaihe 2 > 3 on adiabaattinen ja vaihe 3 — 1 tapahtuu vakiopaineessa 1,00 atm
=101, 325 « 10 Pa. Kone käyttää työaineena kaksiatomista ideaalikaasua Cv = 5R, ja yhden
syklin aikana kone käyttää 0,350 mol ainetta. Kaasun lämpötila tiloissa 1,2 ja 3 on merkitty
kuvaan. Yleinen kaasuvakio R = 8,3145 J/(K*mol)

 

   

p
a) Laske O, W ja AU kussakin vaiheessa 1>2,2—3 =” 2181000 K
ja 3—1. (4p)
b) Laske lämpövoimakoneen terminen hyötysuhde. Las-
ke myös vastaavalla lämpötilavälillä toimivan Car-
not'n prosessin hyötysuhde.
(2 p) 1,00 atm 1

T,=300K T3=492 K.