Facit 040326

Facit 040326 Tentamen på kursen Miljöfysik 10p, kursdelen Energi och klimat 1 Värmepump (10p) m  c  T 4,5  4180  (29,1  24,9)  W  263W t 5  60 134  128 a) Ptillförd  W  131W 2 Pnyttig 263 Värmefaktor    2,01 Ptillförd 131 5p b) Kompressor, kondensor, expansionsventil, förångare. Förångning energikrävande, kondensering energiavgivande. Lågt tryck forcerar fram förångning vid låg temperatur. 5p Pnyttig 

2 Kroppens effekt (8p) a) Rummets volym 144 m3 Koldioxidens densitet 1,98 kg/m3 1200  144  1,98 kg  342 g Mängd avgiven koldioxid: 1000000 342  7,78 Antal mol koldioxid: 44 2,9 MJ  3,76 MJ Frigjord energi: 7,78  6 3,76  10 6 Frigjord effekt: W  1579 W 40  60 b) termisk energi för temperaturökning i luften och förångning av vatten från hud och lungor. 3p 3 Solcell, ellära (14p) a) Beräkna effekten U.I i varje punkt, gör graf, finn max=8W. 4p b) Instrålning 1000 W/m2, verkningsgrad 15% ger 150 W/m2. För 8W fordras 8 2 m  0,05m 2  5dm 2 . Varje cell ger ca 0,5 V, denna har tomgångsspänning 2,5 V 150 alltså 5 celler. 2+3+1 p

hc 6,6  10 34  3  108 c) E  hf      0,88 m  E 1,4  1.6  10 19 på samma sätt för kisel, λ=1,1 μm hc

Diskutera dels fotoner med lägre energi än bandgapet, dels fotoner med högre energi. 2+2 p 1

4 Växthuseffekt (12p) a) Se bok, 4p b) Se bok,

5p

c) Se bok,

3p

5 Solfångare (12p) a) optiska förluster: reflektion, absorption i glas och refletion i absorbator. Termiska förluster, strålning, konvektion till omgivningen. Temperaturberoende, visa gärna med graf. Selektiv yta minskar strålningsförluster. 4p b) Rita begreppskarta. Instrålning, reflektion, absorption i glas, transmission, reflektion o absorption i absorbator, värmeavgivning genom konvektion och strålning från absorbator, selektiv yta, värmeupptag i vatten, nyttig energi. 4p c) Instrålningen bör ökas med hjälp av reflektorer. Förlusterna bör minskas genom att grytan omges med glashölje. Solugnen bör riktas noga mot solen. Uppvärmningen kan ta lång tid. 4p 6 Energilära (12p) a) Ordnad och oordnad rörelse. Värme som molekylrörelser. Avdunstning kräver energi, de snabbaste molekylerna försvinner, de långsammaste blir kvar. 6p b) Beräkning med U-värde och rimlig fönsterarea, temperaturskillnad och tid. Ex

P  U  A  T  (3  2)  10  (20  0)W  200W W  P  t  200  24  30  6Wh  860kWh

2

6p

7 Energikvalitet (12p) a) Kylningen ger lägre tryck och därmed en tryckskillnad över turbinen, som är nödvändig för att den skall snurra. Ju större temperaturdifferens desto högre verkningsgrad 3p T 200   35% 35 %. b)   2p T1 300  273 c) 0,35.1000 MJ =350 MJ 2p d) 0,35.1000/1 MW=350 MW 2p e) På en sekund: m  200000kg Q  650000000 J 3p c  4180kJ /( kg  K ) Q  m  c  T T 

Q 650000000  K  7,8K m  c 20000  4180

3