A P. 5296. feladat (2021. február)

P. 5296. Az \(\displaystyle 1\;{}^\circ\)C-os vízben egy belül üres vasgolyó lebeg. Mi történik, ha lassan emelkedik a hőmérséklet? Hány fokos vízben fog újra lebegni a vasgolyó?

Közli: Holics László, Budapest

(4 pont)

A beküldési határidő 2021. március 16-án LEJÁRT.

Megoldás. A golyó akkor lebeg a vízben, ha az átlagsűrűsége megegyezik a víz sűrűségével. A vizet (és a vasgolyót) lassan melegítve \(\displaystyle 4~^\circ\)C-ig a víz sűrűsége növekszik, az üreges vasgolyó sűrűsége pedig (a vas hőtágulása miatt) csökken. Emiatt a vasgolyó felemelkedik a víz felszínére, és ott úszni fog.

További melegítés során a víz sűrűsége is és a vasgolyó sűrűsége is csökken. A víz sűrűségét táblázati adatokból, vagy pl. az interneten megtalálható www.engineeringtoolbox.com/water-density-specific-weight-d_595.html kalkulátor segítségével fokonként megkaphatjuk.

Közvetlenül \(\displaystyle 4~^\circ\)C után a víz hőtágulása nagyon kicsi, a vasé meg mindvégig azonos, tehát egy ideig még a vasgolyó úszni fog. Magasabb hőmérsékleteken viszont a víz hőtágulása sokkal nagyobb lesz a vasénál, tehát a vas lesüllyed, és mindvégig lent is marad. A sűrűségadatokat összehasonlítva megállapíthatjuk, hogy az úszás és a lesüllyedés közötti átmenet (vagyis a lebegés) kb. \(\displaystyle 9~^\circ\)C-os hőmérsékletnél következik be.

Statisztika:

57 dolgozat érkezett.
4 pontot kapott:	Dékány Csaba, Juhász Júlia, Kozák Gergely, Ludányi Levente, Mócza Tamás István, Páhán Anita Dalma, Tanner Norman, Tóth Ábel, Viczián Máté.
3 pontot kapott:	Bagu Bálint, Csonka Illés, Horváth 221 Zsóka, Köpenczei Csanád, Schmercz Blanka, Szabó Márton, Varga Vázsony.
2 pontot kapott:	17 versenyző.
1 pontot kapott:	10 versenyző.
0 pontot kapott:	12 versenyző.
Nem versenyszerű:	2 dolgozat.

A KöMaL 2021. februári fizika feladatai