YMP115 YMPÄRISTÖFYSIIKKA

1 Loppukoe 15.12.1999

Loppukoe arvostellaan pistein 0-20. Loppukokeen pistemääriin lisätään laskuhurjoitus-, dernonstraatio- ja etätehtäväpisteet, max. 20 p.

l. Selitä seuraavat käsitteet ja kerro, miten ne liittyvät termodynamiikan toiseen pääsääntöön: (3p)

a) lämpö

b) sähkö

c) Carnot’n hyötysuhde

2. Miksi suihkun jälkeen iho märkänä tulee kylmä? Miten samaa ilmiötä hyödynnetään lämpöpumpuissa? (2p)

3. Viime vuosina ilmakehämittaukset ovat osoittaneet, että maapallon alailmakehä lämpenee ja yläilmakehä jäähtyy. Mitä se kertoo ihmiskunnan aiheuttamien ilmastonmuutoksen syiden voimakkuudesta verrattuna luonnollisiin syihin? (2p)

4. Sekä ääntä että valoa voidaan mitata watteina. Miksi kuitenkin ääntä käytännössä mitataan A-painotettuina desibeleinä ja valoa lukseina? (3p)

5. Osoita, että 1 kWh = 3,6 MJ. (1p)

6. Kaupunki, jossa on l0.000 asuntoa, päättää rakentaa CHP-voimalaitoksen, joka polttaa tuotetun polttokelpoisen yhdyskuntajätteen, 8000 tonnia vuodessa. Yhdyskuntajätteen energiasisältö on n. 9 CJ/t. (4p)

a) Jos voimalan sähköntuolannon hyötysuhde on 25 %, kuinka paljon sähköä (kWh) se tuottaa vuodessa?

b) Asuntojen keskimääräinen vuotuinen sähkönkulutus on 4000 kWh. Kuinka suuren osan siitä voimala tuottaa?

c) Asuntojen keskimääräinen vuotuinen lämmönkulutus on 80 GJ. Jos 70 % voimalan hukkalämmöstä voitaisiin käyttää kaukolämpönä, kuinka suuren osuuden lämmöntarpeesta se kattaisi?

d) Mikä on voimalan generaattorin sopiva koko (kW), jos laitos pystyy toimimaan täydellä teholla 80% vuodesta?

7. Pistemäsen valolähtccn valaistusvoimakkuus on mitattu 10 cm, 20 cm ja 45 cm päässä ja saatu tuloksiksi vastaavasti 6000 lx, 1600 lx ja 400 lx. (Huom. valo-opin kaavoja loytyy tehtäväpaperin kääntöpuolelta.) (5p)

a) Osoita piirtämällä (1/r², E) – koordinaatistoon, että valaistusvoimakkuus on kääntäen verrannollinen etäisyyden neliöön (tai paremminkin, että se voi olla lähellä ao. riippuvuutta).

b) Määritä (arvioi graafisesti) valolähteen valovoima.