Физика,ТЕПЛОВОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ. ДАВЛЕНИЕ СВЕТА, задачи с ответами
| [ Скачать с сервера (140.4 Kb) ] | 02.02.2013, 22:28 |
| <br>Скачать задачи с ответами по физике, ТЕПЛОВОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ. ДАВЛЕНИЕ СВЕТА ТЕПЛОВОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ. 1. Эталон единицы силы света ¾ кандела ¾ представляет из себя полный (излучаю- щий волны всех длин) излучатель, поверхность которого площадью S = 0,5305 мм2 имеет температуру tзатвердевания платины, равную 1063 ○С. Определить мощность Р излучателя. Ответ: Р = 95,8 мВт. 2. Определить температуруТ абсолютно чёрного тела, если оно излучает с S = 1 см2 в минуту W = 2226 Дж. Ответ: Т = 1600 К. 3. Во сколько k раз возрастёт энергетическая светимость поверхности абсолютно чёр- ного тела, если повысить температуру тела отТ = 2100 К (температура нити уголь- ной лампы накаливания) до 1) Т1 = 2400 К (температура вольфрамовой нити вакуум- ной лампы) и до 2) Т2 = 2735 К (температура нити в газонаполненной лампе)? Ответ: 1) k1 = 1,7; 2) k2 = 2,9. 4. На сколько надо повысить температуру абсолютно чёрного тела (полного излучате- ля) для того, чтобы интегральная энергетическая светимость его поверхности увели- чилась в k = 200 раз? Температура полного излучателя t = 527 ○C. Ответ: DТ = 2200 К. 5. Определить мощность Р, необходимую для поддержания температуры расплавлен- ной платиныТ = 2050 К неизменной, если площадь поверхности платины S= 1 см2. Расплавленную платину можно считать абсолютно чёрным телом и поглощением лучистой энергии от окружающих тел можно пренебречь. Ответ: Р = 100 Вт. 6. До какой температурыТ необходимо было бы нагреть абсолютно чёрное тело для того, чтобы плотность потока энергии вблизи его поверхности совпадала бы с плот- ностью энергии в лазерном луче диаметром d = 1 мм? Мощность излучения лазера Р= 10 мВт. Ответ: Т = 600 К. 7. Внутри полости, ограниченной зеркальной оболочкой, находится нагретое до тем- пературыТ небольшое абсолютно чёрное тело. Определить объёмную плотность uэнергии равновесного теплового излучения, существующего в полости. Ответ: u = 4sТ 4/c0, где s¾ постоянная Стефана-Больцмана, c0¾ скорость света в ва- кууме. 8. Полость, ограниченная зеркальной оболочкой, заполнена равновесным тепловым излучением, созданным абсолютно чёрным телом объёма, небольшого по сравнению с объёмом полости. Тело нагрето доТ = 500 К. Определить удельную теплоёмкость сVпространства полости, заполненного излучением. Ответ: сV= 4×10-7 Дж/(м3×К). 9. В закрытом сосуде находится идеальный одноатомный газ с концентрацией молекул n= 1,9·1025м–3. При какой температуреТ объёмная плотность кинетической энергии молекул будет равна объёмной плотности энергии uравновесного теплового излуче- ния при этой же температуре? Ответ: Т = 8,0·105 К. 10. Внутри полости, ограниченной зеркальной оболочкой, находится небольшое абсо- лютно чёрное тело. Полагая, что теплоёмкость тела не зависит от температуры, оце- нить, какую часть от внутренней энергии Uтела составляет энергия Wтеплового из- лучения в полости. Для оценок принять температуру телаТ = 300 К, теплоёмкость тела С = 3000 Дж/К, объём полости V = 2 м3. Ответ: W/U» 1,4×10-11. 11. Определить поглощательную способность a серого тела, если оно при температуре t = 727○Cс поверхности S = 10 см2испускает лучистый потокF = 25 Вт. Лучистым потоком, падающим на тело от окружающих предметов, можно пренебречь. Указание: Серым телом называется такое тело, поглощательная способность которого не за- висит от длины волны. Ответ: a = 0,44. 12. Найти площадьSизлучающей поверхности нити 25-ваттной лампы, если температура нити Т = 2450 К. Излучение нити составляет р = 30% излучения абсолютно чёрного тела при данной температуре. Потерямитепла, связанными с теплопроводностью, пренебречь. Ответ: S= 0,4 см2. 13. При какой температуре t1интегральная энергетическая светимость поверхности се- рого тела с коэффициентом излучения e = 0,656 равна энергетической светимости абсолютно чёрного тела, имеющего температуру t = 2127○C? Указание: коэффициент излучения определяется отношением лучистого потока, испускае- мого данным телом, к лучистому потоку, испускаемому абсолютно чёрным телом при той же температуре и размерах поверхности, причём при измерении лучистого потока данного тела учитывается не только собственное тепловое излучение тела, но и отражение данным телом излучения окружающих тел. Ответ: t1= 2394○ C. 14. Мощность Р излучения шара радиусом R = 10 см при некоторой постоянной темпе- ратуреТ равна 1 кВт. Найти эту температуру, считая шар серым телом с коэффици- ентом теплового излучения e = 0,25. Ответ: Т = 866 К. 15. Можно условно считать, что Земля излучает как серое тело, находящееся при тем- пературеТ = 280 К. Определить коэффициент теплового излучения e Земли, если энергетическая светимость Reеё поверхности равна 325 кДж/(м2×ч). Ответ: e = 0,26. 16. Принимая коэффициент теплового излучения e угля при температуреТ = 600 К рав- ным 0,8, определить 1) энергетическую светимость Reугля; 2) энергию W, излучае- мую с поверхности угля с площадью S= 5 см2 за время t =10 мин. Ответ: 1) Re= 5,88 кВт/м2; 2) W = 1,76 кДж. 17. Вычислить лучистый поток F, испускаемый кратером дуги с простыми углями, имеющим температуруТ = 4200 К. Диаметр кратера d = 7 мм. Излучение угольной дуги составляет приблизительно р = 80% излучения абсолютно чёрного тела при данной температуре. Ответ: F = 545 Вт. 18. Температура поверхности Солнца ТС= 6000 К. Полагая, что поглощательная способ- ность Солнца и Земли равна единице и что Земля находится в состоянии теплового равновесия, оценить её температуру ТЗ. Расстояние от Земли до Солнцаr = 1,5×108 км, радиус Солнца RC = 6,5×105 км. Ответ: ТЗ = 280 К. 19. Вычислить температуруТ поверхности Солнца, принимая что Солнце излучает как абсолютно чёрное тело. На S = 1 см2 земной поверхностипадает лучистый поток F = 8,1 Дж/мин (с учётом энергии, поглощаемой земной атмосферой). Расстояние от Земли до Солнцаr = 1,5×108км, радиус Солнца RC = 6,5×105км. Ответ: Т = 6000 К. 20. Медный шарик диаметра d = 1,2 см поместили в откачанный сосуд, температура ко- торого поддерживается близкой к абсолютному нулю. Начальная температура ша- рика Т0 = 300 К. Считая поверхность шарика абсолютно чёрной, найти, через сколь- ко времени t его температура уменьшится в h = 2 раза. Удельная теплоёмкость меди с = 390 Дж/(кг×К), плотность меди r = 8,9×103 кг/м3. Ответ: t = 3 ч. 21. Теплопроводящий шар по размеру равен Земле (R = 6400 км). Удельная теплоём- кость с = 200 Дж/кг·К, плотностьr = 5500 кг/м3. Начальная температура Т0 = 300 К. Определить время, за которое шар остынет на ΔТ = 0,001 К. Шар считать абсолют- но чёрным. Ответ: 5,1·107 с. 22. Тело с массой m = 10 г и поверхностью S= 200 см2, имеющее температуру Т1 = 600 К, помещено в вакуум. Определить до какой температуры Т2 охладится тело за t = 30 с, если поглощательная способность a поверхности тела равна 0,4, а удель- ная теплоёмкость с составляет 330 Дж/(кг×К). Лучистым потоком, падающим на тело вследствие излучения окружающих предметов, пренебречь. Ответ: Т2 = 390 К. 23. Определить за какое время t медный шар, помещённый в вакуум, охладится с Т1 = 500 К до Т2 = 300 К. Радиус шара r = 1 см, поглощательная способность поверх- ности шара a = 0,8, удельная теплоёмкость меди с = 390 Дж/(кг×К), плотность меди r = 8,9×103 кг/м3. Излучением, падающим на поверхность шара от окружающих предметов, пренебречь. Ответ: t = 41 мин. |
|
|
|
|
| Просмотров: 6167 | Загрузок: 1345 | | |
| Всего комментариев: 0 | |
