Visa fråga/svar

 

Kraft-Rörelse [15294]

Fråga:
Varför är en frysskåpsdörr så trög att öppna igen, efter att man precis har stängt den?
/Veckans fråga

Ursprunglig fråga:
Varför är en frysskåpsdörr så trög att öppna igen, efter att man precis har stängt den?
/Lina T

Svar:
Det är så att man inte skall kunna nalla av glasspinnarna hela tiden .

Det är lufttrycket som håller igen dörren. Avkylningen av luften i frysen orsakar ett undertryck. Efter en stund (några minuter) utjämnas detta undertryck eftersom frysen inte är helt tät.

Låt oss göra en uppskattning av hur stor kraften kan bli. Vi använder den allmänna gaslagen:

pV = nRT

p = trycket, V = volymen, n = antal mol, R = allmänna gaskonstanten,
T = absoluta temperaturen

Anta att rumstemperaturen är 20oC och temperaturen i frysen är -20oC. I gaslagen skall vi använda absoluta temperaturer, så temperaturerna blir Trum=273+20=293 K och Tfrys=273-20=253 K.

Vi kan skriva gaslagen som

p = (nR/V)T = konstant*T

Om n är antal mol gas i frysen när dörren precis stängs, så är n och naturligtvis även V konstanta. Vi får

pfrys = konstant*Tfrys
prum = konstant*Trum

Varav följer

pfrys = (Tfrys/Trum)*prum

Normaltrycket i rummet är ungefär 105 Pa (N/m2) varför vi får

pfrys = (253/293)*105 = 86348 Pa

Undertrycket blir alltså 100000-86348 = 14000 Pa

Om dörrens yta är 1 m2 så är alltså kraften från övertrycket hela 14000 N. Detta motsvarar en vikt på 1400 kg!

Detta låter ganska mycket (vi borde inta alls kunna få upp dörren), men vi har räknat lite väl optimistiskt. För det första hinner inte all luft i den kalla frysen bytas ut. Om vi har dörren öppen så länge att all luft bytts ut, kommer det i stället ta mycket lång tid att kyla ner luften, och rumsluft kommer att läcka in. Dessutom är handtaget placerat i kanten av dörren och inte i mitten. Hävstångslagen ger då att den erforderliga kraften blir hälften så stor.

En riktigt gammal horisontell frys ger inte stor effekt eftersom den kalla luften stannar i frysen - kall luft har ju högre densitet. En modern frys med plastbackar ger även den liten effekt eftersom ingen kall luft kommer in. En halvgammal öppen frys ger bäst effekt - den kalla luften formligen rinner ut när man öppnar dörren!

Enkelt experiment:
För att illustrera att kall luft ger undertryck: Sätt på korken på en tom PET-flaska och lägg flaskan i frysen. När flaskan är kall tar man ut den och lossar försiktigt på korken. Vad händer och varför?
/Peter E

Nyckelord: gaslagen, allmänna [22]; lufttryck [19]; hävstång [5];

*

 

 

Frågelådan innehåller 7277 frågor med svar.
Senaste ändringen i databasen gjordes 2018-05-19 11:03:01.


sök | söktips | Veckans fråga | alla 'Veckans fråga' | ämnen | dokumentation | ställ en fråga
till diskussionsfora

 

Creative Commons License

Denna sida från NRCF är licensierad under Creative Commons:
Erkännande-Ickekommersiell-Inga bearbetningar
.