Fysikopgaver om tandlægebor, spektrometer og stråling

I nedenstående formål betegner ? densiteten af et objekt med massen m og volumen V

?=mV=5,3 g2,5 cm3=2,12gcm3

Tandens densitet er 2,1gcm3.

Det vurderes, hvor lang tid tandlægen kan bore i tanden, inden nerver i tanden bliver beskadiget.

Først beregnes effekten, hvormed kølevandet fjerner energi fra tanden. Dette gøres med følgende formel:

P=Cp??T?m?t

Cp betegner den specifikke varmekapacitet, ?T temperaturændringen, m massen af det, der ændrer temperatur og ?t tiden opvarmningen eller nedkølingen foregår.

Værdierne fra opgaven indsættes:

Popvarmning af kølevand=4182Jkg?K?0,0011 kg?1,9 K1 s=8,74038 W

Dermed fjernes der vha. kølevandet energi fra tanden med en effekt på 8,7 W.

Effekten Ptotal, hvormed der tilføres energi til tanden er dermed lig med følgende:

Ptotal=Pbor-Popvarmning af kølevand=10,5 W-8,74038 W=1,75962 W

Der tilføres energi til tanden med en effekt på 1,8 W

De kendte værdier indsættes i ovenstående formlen for effekten:

Ptotal=Cp tand??T?mtand?t?1,75962 W=1200Jkg?K?10 K?0,0053 kg?t

?t isoleres og bestemmes, da denne angiver hvor lang tid, der vil gå før, at tanden er opvarmet 10 ?, og dermed også, hvor lang tid tandlægen kan bore i tanden, inden nerver i tanden bliver beskadiget.

?t=1200Jkg?K?10 K?0,0053 kg1,75962 W=36,1442 s

Tandlægen kan altså bore i tanden 36 sekunder, inden nerver i tanden bliver beskadiget.

Opgave 2 – Spektrometer