Aineisto: FI – Fysiikka

22.9.2022

2. Astronautin hyppy

2.A  Video: Astronautti John Youngin hyppy

Huom.! Videossa ei ole ääntä.

Lähde: Charlie Duke. NASA – John Young’s Lunar Salute on Apollo 16. NASA. Youtube-videopalvelu. https://www.youtube.com/watch?v=Hp-BM_ASjCE. Julkaistu: 19.5.2012. Viitattu: 23.2.2022. Muokkaus: YTL.

2.B  Mittausaineisto: Astronautin repun yläosan etäisyys Kuun pinnasta ajan funktiona

Jokainen alla oleva tiedosto sisältää samat tiedot. Tallenna tiedosto, käynnistä valitsemasi ohjelmisto ja avaa tallentamasi tiedosto ohjelmiston valikosta.

2B.ods (LibreOffice Calc)

2B.cmbl (Logger Pro)

2B.ggb (GeoGebra)

2B.vcp (Casio ClassPad Manager)

2B.tns (TI-Nspire)

Lähde: YTL.

3. Vastapainohissi

3.A  Kuva: Vastapainohissi

Lähde: YTL.

4. Kirurginen polttolaite

4.A  Kuva: Bipolaarinen kirurginen polttolaite

Lähde: YTL.

6. Sähkömagneettinen induktio

6.A  Kuva: Kuvaajat A–H

Lähde: YTL.

7. Peltipurkkipuhelin

7.A  Kuva: Peltipurkkipuhelin

Lähde: Ebenezer Cobham Brewer, François Napoléon Marie Moigno, Henri de Parville, Thore Kahlmeter. Hvarför? och huru? : nyckel till naturvetenskaperna, s. 560. Fahlcrantz & K.. http://runeberg.org/huru/0081.html. Julkaistu: 1890. Viitattu: 24.2.2022. Muokkaus: YTL.
Lähde: James Steidel. Dreamstime.com. https://thumbs.dreamstime.com/z/tin-can-telephones-968914.jpg. Viitattu: 4.8.2021. Muokkaus: YTL.

11. Juoman jäähdyttäminen

11.A  Teksti: Helsingin Sanomien artikkeli

Unohda jääkaappi, kun haluat jäähdyttää kesäjuomat – HS:n laaja tiedeartikkeli kertoo, mikä on tehokkain viilennyskeino

Kesä. Aurinko porottaa, järvi liplattaa, ja sauna on lämpiämässä. Sitten iskee katastrofi: juomakassi on unohtunut pihalle paisteeseen. Pullot ja tölkit ovat paahtuneet lämpimiksi. Mikä on nopein tapa jäähdyttää juomat, kun löyly odottaa tai kesävieraat ovat ovella? Päätin kokeilla.

Valitsin testattaviksi kesävirvokkeiden ikisuosikit, lageroluen ja limonadin. Hankin 0,33 litran vetoisia metallitölkkejä ja samankokoisia lasipulloja lageria. Alkoholittomaksi virvoitusjuomaksi poimin sokeritonta kolaa 0,5 litran muovipulloissa – yleinen ostos sekin. Lagerin oikeana tarjoilulämpötilana pidetään 6–9:ää astetta ja kolan 4–5:tä, joten päätin katsoa, kuinka niihin päästään. Mittariksi ostin rautakaupasta infrapunalämpömittarin. Ennen jäähdyttämistä mittari kertoi testijuomieni lämpötilaksi noin 25 astetta. Kylmennetyistä astioista mittari kuitenkin antoi niin erilaisia tuloksia astioiden eri kohdista, että varmistin juoman viilenemisen aistinvaraisesti maistamalla.

Ensin panin lämpimiä juomia jääkaappiin. Onko se niin huono jäähdyttäjä kuin väitetään? Kiireisen miehen ratkaisu se ei ainakaan ole. Tölkki oli juomakylmä vasta noin 1,5 tunnin kuluttua, lasipullo varttia myöhemmin. Kolan viileneminen kesti kaksi tuntia.

Toisessa kokeessa yritin tehostaa kylmälaitteiden vaikutusta käärimällä juomat kosteaan paperiin. Kostea paperi toimii kuivuessaan yksinkertaisena lämpöpumppuna. Käytännössä asia ei välttämättä ole yksioikoinen, sillä kääre myös eristää juoman kylmästä alustastaan. Jääkaapissa paperikikka nopeutti oluen oikean juomalämpötilan saavuttamista noin kymmenellä minuutilla. Kolassa eroa ei huomannut.

Vaikka kääre toimi huonosti jääkaapissa ja pakastimessa, varjoisalla parvekkeella se osoittautui huiman tehokkaaksi. Paperiin kääritty oluttölkki oli kylmä tunnissa ja olutpullo 20 minuuttia myöhemmin. Myös lämpömittarin mukaan kääreiden sisältö laski kolme astetta ulkolämpötilaa alemmas. Vieressä seisoneet verrokkitölkki ja -pullo olivat useita asteita lämpimämpiä.

Kolmanneksi kokeilin jääkylpyä. Jääveteen upotettu oluttölkki kylmeni puolessa tunnissa, olutpullo 40 minuutissa. Muovi sen sijaan eristi yllättävän hyvin: kola viileni tarpeeksi vasta 1,5 tunnissa. Testasin vielä, vauhdittuuko viileneminen, kun jäiden sekaan panee ruokasuolaa. Toden totta. Tölkin sisältö oli ihastuttavan viileä jo 20 minuutissa, lasipullon viisi minuuttia myöhemmin. Muovipulloon konsti tehosi heikoimmin. Kola ei viilennyt kovin paljon edes tunnissa.

Johtumisen lisäksi juomaa voi jäähdyttää myös paineen avulla. Puristettaessa materiaalia tiiviimmäksi sen lämpötila nousee, ja vastaavasti sitä laajennettaessa se laskee. Voisiko menetelmää käyttää suoraan oluen viilentämiseen? Teoriassa kyllä, vastaa kylmälaboratoriossa työskentelevä teoreettisen fysiikan emeritusprofessori Erkki Thuneberg. Käytännössä temppu olisi kuitenkin järjetön. Thuneberg havainnollistaa tätä ajatuskokeella. Litra 25-asteista olutta kaadetaan pyöreän putken pohjalle ja juoman päälle viedään ilmatiivis kansi. Sitten kantta vedetään hitaasti ylöspäin, jolloin olut alkaa kaasuuntua täyttämään syntyvää tyhjiötä. Samalla se menettää lämpöä. Putkea tarvittaisiin kuitenkin paljon.

Lähde: Juha Merimaa. Unohda jääkaappi, kun haluat jäähdyttää kesäjuomat – HS:n laaja tiedeartikkeli kertoo, mikä on tehokkain viilennyskeino. Helsingin Sanomat. https://www.hs.fi/tiede/art-2000006545483.html. Julkaistu: 19.6.2020. Muokkaus: YTL.