Мощность излучения раскаленной металлической

Обновлено: 27.04.2024

18.1. Найти температуру T печи, если известно, что излучение из отверстия в ней площадью S = 6,1 см 2 имеет мощность N = 34,6 Вт. Излучение считать близким к излучению абсолютно черного тела.

18.2. Какую мощность N излучения имеет Солнце? Излучение Солнца считать близким к излучению абсолютно черного тела. Температура поверхности Солнца T = 5800 К.

18.3. Какую энергетическую светимость R'_Э имеет затвердевший свинец? Отношение энергетических светимостей свинца и абсолютно черного тела для данной температуры k =0.6.

18.4. Мощность излучения абсолютно черного тела N = 34 кВт. Найти температуру Т этого тела, если известно, что его поверхность S = 0,6 м 2 .

18.5. Мощность излучения раскаленной металлической поверхности N = 0,67 кВт. Температура поверхности T = 2500K, ее плошадь S = 10 см 2 . Какую мощность излучения N имела бы эта поверхность, если бы она была абсолютно черной? Найти отношение k энергетических светимостей этой поверхности и абсолютно черного тела при данной температуре.

18.6. Диаметр вольфрамовой спирали в электрической лампочке d = 0,3 мм, длина спирали l = 5 см. При включении лампочки в сеть напряжением U 127 В через лампочку течет ток I = 0,31 А. Найти температуру Т спирали. Считать, что по установлении равновесия все выделяющееся в нити тепло теряется в результате излучения. Отношение энергетических светимостей вольфрама и абсолютно черного тела для данной температуры k = 0,31.

18.7. Температура вольфрамовой спирали в 25-ваттной электрической лампочке T = 2450 К. Отношение ее энергетической светимости к энергетической светимости абсолютно черного тела при данной температуре k = 0,3 . Найти площадь S излучающей поверхности спирали.

18.8. Найти солнечную постоянную K , т. е. количество лучистой энергии, посылаемой Солнцем в единицу времени через единичную площадку, перпендикулярную к солнечным лучам и находящуюся на таком же расстоянии от него, как и Земля. Температура поверхности Солнца T = 5800К. Излучение Coлнца считать близким к излучению абсолютно черного тела.

18.9. Считая, что атмосфера поглощает 10% лучистой энергии,. посылаемой Солнцем, найти мощность излучения N, получаемую от Солнца горизонтальным участком Земди площадью S = 0.5 га. Высота Солнца над горизонтом φ = 30°. Излучение Солнца считать близким к излучению абсолютно черного тела.

18.10. Зная значение солнечной постоянной для Земли (см. задачу 18.8), найти значение солнечной постоянной для Марса.

18.11. Какую энергетическую светимость R_э имеет абсолютно черное тело, если максимум спектральной плотности его энергетической светимости приходится на длину волны λ = 484нм?

18.12. Мощность излучения абсолютно черного тела N = 10 кВт Найти площадь S излучающей поверхности тела, если максимум спектральной плотности его энергетической светимости приходится на длину волны λ = 700 нм.

18.13. В каких областях спектра лежат длины волн, соответствующие максимуму спектральной плотности энергетической светимости, если источником света служит: а) спираль электрической лампочки (T = 3000 К); б) поверхность Солнца (T = 6000 К); в) атомная бомба, в которой в момент взрыва развивается температура Т = 10 7 К? Излучение считать близким к излучению абсолютно черного тела.

18.14. На рисунке дана кривая зависимости спектральной плотности энергетической светимости абсолютно черного тела r_λ от длины волны λ при некоторой температуре. К какой температуре Т относится эта кривая? Какой процент излучаемой энергии приходится на долю видимого спектра при этой температуре?

18.15. При нагревании абсолютно черного тела длина волны λ на которую приходится максимум спектральной плотности энергетической светимости, изменилась от 690 до 500 нм. Во сколько раз увеличилась при этом энергетическая свегимость тела?

18.16. На какую длину волны λ приходится максимум спектральной плотности энергетической светимости абсолютно черного тела, имеющего температуру, равную температуре t = 37° человеческого тела, т. е. T = 310К?

18.17. Температура T абсолютно черного тела изменилась при нагревании от 1000 до 3000 К. Во сколько раз увеличилась при этом его энергетическая светимость R_э? На сколько изменилась длина волны λ, на которую приходится максимум спектральной плотности энергетической светимости? Во сколько раз увеличилась его максимальная спектральная плотность энергетической светимости r_λ ?

18.18. Абсолютно черное тело имеет температуру T₁ = 2900 К. В результате остывания тела длина волны, на которую приходится максимум спектральной плотности энергетической светимости, изменилась на Δλ = 9мкм. До какой температуры T₂ охладилось тело?

18.19. Поверхность тела нагрета до температуры T = 1000K. Затем одна половина этой поверхности нагревается на ΔT = 100К, другая охлаждается иа ΔT = 100К. Во сколько раз изменится энергетическая светимость R_э поверхности этого тела?

18.20. Какую мощность N надо подводить к зачерненному металлическому шарику радиусом r = 2 см, чтобы поддерживать температуру на ΔT = 27К выше температуры окружающей среды? Температура окружающей среды T = 293 К. Считать, что тепло теряется только вследствие излучения.

Ошибка в тексте? Выдели её мышкой и нажми

Остались рефераты, курсовые, презентации? Поделись с нами - загрузи их здесь!

Тепловое излучение

Примеры решения задач по теме №5

Пример 5.1. Белый свет, падающий под углом 30 0 на мыльную пленку с показателем преломления 1,33, дает в проходящем свете интерференционный максимум на волне длиной λ₁=693 нм и ближайший к нему минимум на волне длиной λ₂=630 нм. Какова толщина пленки, если считать ее постоянной?

Дано:λ₁=693 нм =693∙10 -9 м,

λ₂=630 нм =630∙10 -9 м,

Запишем условия максимума и минимума интерференции в проходящем свете:

Здесь d – толщина пленки, n – показатель преломления пленки, β – угол преломления, λ – длина волны света, k₁ – порядок максимума, k₂ – порядок соседнего минимума.

По условию k₂=k₁+1. Вычтем из (5.1.2) (5.1.1):

Подставим в последнее уравнение системы (5.1.3) числовые данные:

. (5.1.4)

Используя закон преломления, определим угол преломления β (рис.5):

Полагая, что n₁=1 (показатель преломления воздуха) получим:

Выразим из (5.1.1) d и подставим числовые данные:

Ответ: толщина пленки d=4,2 мкм.

Пример 5.2. Монохроматический свет с длиной волны λ=550 нм нормально падает на узкую щель шириной 0,1 мм. Определить расстояние между первыми дифракционными минимумами, наблюдаемыми на экране, расположенном параллельно щели на расстоянии 1,5 м от нее.

Дано:λ=550 нм=550∙10 -9 м,

а=0,1 мм=0,1∙10 -3 м,

На рис. 6 представлена картина распределения интенсивности света на экране при дифракции на щели. Запишем условие минимума интенсивности на щели:

где а – ширина щели, φ – угол дифракции, k – порядок минимума, λ – длина волны света.

Из рисунка видно, что

Значение угла дифракции φ найдем из (5.2.1):

Подставим числовые данные:

Из (5.2.3) найдем значение x:

Ответ: расстояние между первыми дифракционными минимумами x=16 мм.

Пример 5.3. Мощность излучения раскаленной металлической поверхности 0,67кВт. Температура излучающей поверхности 2500 К, ее площадь 10 см 2 . Какую мощность излучения имела бы эта поверхность, если бы она была абсолютно черной? Найти отношение ε энергетических светимостей этой поверхности и абсолютно черного тела.

Дано:N׳=0,67 кВт=0,67∙10 3 Вт,

S=10см 2 =10∙10 -4 м 2 .

Запишем формулу для мощности излучения абсолютно черного тела:

Здесь R_Э – энергетическая светимость абсолютно черного тела, S – площадь излучающей поверхности.

По закону Стефана-Больцмана:

Здесь Т – термодинамическая температура, σ – постоянная Стефана – Больцмана.

Подставив (5.3.2) в (5.3.1), получим:

Подставим в (5.3.3) числовые данные:

Если излучаемое тело не является абсолютно черным, то

Найдем ε как отношение энергетических светимостей:

Из (5.3.2) и (5.3.3) следует, что:

А из (5.3.4) и (5.3.5) следует, что:

С учетом (5.3.7) и (5.3.8) получим выражение для ε:

Подставим в (5.3.9) числовые данные:

Ответ: мощность излучения абсолютно черной поверхности N=2,22 кВт, отношение энергетических светимостей этой поверхности и абсолютно черного тела ε=0,3.

Задачи по теме №5

1. Белый свет, падающий нормально на мыльную пленку постоянной толщины с показателем преломления 1,33, и отраженный от нее, дает в видимом спектре интерференционный максимум на волне длиной 630 нм и ближайший к нему минимум на волне длиной 450 нм. Какова толщина пленки?

2. Монохроматический свет с длиной волны 550 нм нормально падает на установку для получения колец Ньютона. Определить толщину воздушного зазора между плоскопараллельной пластинкой и соприкасающейся с ней плосковыпуклой линзы в том месте, где в отраженном свете наблюдается четвертое темное кольцо.

3. При наблюденииколец Ньютона в проходящем свете длиной волны 650 нм определяется толщина слоя воздуха там, где видно шестое светлое кольцо. Какова эта толщина?

4. На щель шириной 1800 нм нормально падает пучок света от разрядной трубки. В каком направлении φ совпадают минимумы линий λ₁=640 нм и λ₂=400 нм. (k₁≠k₂).

5. Постоянная дифракционной решетки в 4 раза больше длины световой волны монохроматического света, нормально падающего на ее поверхность. Определить угол между двумя первыми симметричными дифракционными максимумами.

6. На поверхность дифракционной решетки нормально падает монохроматический свет. Постоянная дифракционной решетки в 4,6 раза больше длины световой волны. Найти общее число дифракционных максимумов, которые теоретически возможно наблюдать в данном случае.

7. Пучок параллельных лучей монохроматического света падает нормально на дифракционную решетку. Угол дифракции для спектра второго порядка 10 0 . Каким будет угол дифракции для спектра пятого порядка?

8. Угол падения луча на поверхность жидкости 50 0 . Отраженный луч максимально поляризован. Определить угол преломления луча.

9. Найти показатель преломления вещества, если луч света, отраженный от него полностью поляризован при угле преломления 36 0 .

10. Интенсивность естественного света, прошедшего два николя, уменьшилась в 8 раз. Определить угол между главными плоскостями николей. Поглощением света пренебречь.

11. Какую энергетическую светимость имеет затвердевающее серебро, не являющееся абсолютно черным телом? Отношение энергетических светимостей серебра и абсолютно черного тела для температуры 960 0 С равно ε=0,6.

12. Температура абсолютно черного тела при охлаждении понизилась с 1000 до 850 К. Определить, как и на сколько при этом изменилась длина волны, отвечающая максимуму энергии излучения.

13. На сколько процентов увеличится энергетическая светимость абсолютно черного тела, если температура увеличится на 1%?

14. Температура абсолютно черного тела 2000 К. Определить длину волны, на которую приходится максимум энергии излучения, и спектральную плотность энергетической светимости тела (его излучательности) для этой длины волны.

15. Найти температуру Т печи, если известно, что излучение из отверстия в ней площадью 6,1 см 2 имеет мощность 34,6 Вт. Излучение считать близким к излучению абсолютно черного тела.

16. Какую энергетическую светимость R_э имеет абсолютно черное тело, если максимум спектральной плотности его энергетической светимости приходится на длину волны 484 нм?

17. Какова температура абсолютно черного тела, если известно, что мощность излучения этого тела 36 кВт, а его поверхность 0,8 м 2 ?

18. Абсолютно черное тело имеет температуру 2900 К. В результате остывания тела длина волны, на которую приходится максимум спектральной плотности энергетической светимости, изменилась на 9 мкм. До какой температуры охладилось тело?

19. На какую длину волны приходится максимум спектральной плотности энергетической светимости абсолютно черно тела, имеющего температуру 37 0 С?

20. Зачерненный шарик остывает от температуры 300 К 293 К. На сколько изменилась длина волны, соответствующая максимуму спектральной плотности его энергетической светимости?

Physical Bog Физика с нами - легко

Поиск по сайту

Каталог задач

Механика

Кинематика

Механика жидкостей и газов

Молекулярная физика и термодинамика

Реальные газы

Насыщенные пары и жидкости

Твердые тела

Электричество

Постоянный ток

Магнетизм

Баллистической постоянной гальванометра называется величина, численно равная количеству электричества, которое вызывает отброс по шкале на одно деление.

α (в делениях шкалы)

Гармоническое колебательное движение и волны

Акустика

Электромагнитные колебания и волны

Геометрическая оптика и фотометрия

Построить график зависимости показателя преломления п материала пластинки от длины волны λ.

Волновая оптика

Элементы теории относительности

Излучение считать абсолютно черным.

Квантовая природа света и волновые свойства частиц

Атом Бора. Рентгеновские лучи

Радиоактивность

Ядерные реакции

подвергаются превращению все ядра, находящиеся в массе т= 1 г алюминия? Какую энергию Q₂ надо затратить, чтобы осуществить это превращение, если известно, что при бомбардировке ядра алюминия α-частицами с энергией W =8 МэВ только одна α-частица из n = 2·10 6 частиц вызывает превращение?

Какая масса т_t водорода в единицу времени должна превращаться в гелий? Солнечная постоянная K = 1,37 кВт/м 2 . Принимая, что масса водорода составляет 35% массы Солнца, подсчитать, на какое время t хватит запаса водорода, если излучение Солнца считать постоянным.

Найти массу т нейтрона, если известно, что энергия γ-квантов W₁ = 2,66 МэВ, а энергия вылетающих протонов, измеренная по производимой ими ионизации, оказалась равной W₂ = 0,23 МэВ. Энергию нейтрона считать равной энергии протона. Массы дейтона и протона считать известными.

У к а з а н и е. Учесть, что при пороговом значении кинетической энергии бомбардирующей частицы относительная скорость частиц, возникающих в результате реакции, равна, нулю.

В Томском Политехническом Университете проходит уникальный эксперимент, который позволит изучить и улучшить свойство специальных алмазов, которые используются в Большой Адронном Коллайдере для фиксирования и регистрации элементарных частиц.

ЭКСПЕРИМЕНТ: БАК остро нуждается в детекторах для фиксирования элементарных частиц

Учёные из китайского университета электронных наук и технологий совместно с сотрудниками Хьюстонского университета из США провели многоэтапный эксперимент, в котором было показано, что лазерное излучение, действуя на мелкодисперсные наночастицы в жидкости (воде), порождает перепад гидродинамического давления, что приводит к движению потока жидкости.

ГИДРОДИНАМИКА: Эффект рождения гидродинамических потоков от ультразвуковых волн

Обычно пассивные электромагнитные компоненты двунаправленные, это обозначает одинаковое распространение сигналов противоположных друг другу. Циркулярные устройства обладают не равными модулями противоположных сигналов, что позволяет использовать их как хабы в топологии электрических цепей для различного распределения сигналов. До недавнего времени для работ с высокочастотными электромагнитными волнами применялись материалы исключительно из ферромагнетиков, что существенно повышало себестоимость и накладывает определённые неудобства для бытовой техники.

ЭЛЕКТРОНИКА: Создан безмагнитный кремниевый циркуляционный чип для диапазона миллиметровых волн

Физики из Национального института стандартов и технологий (США) добились одновременной квантовой запутанности сразу 219 ионов бериллия (9Be+). Эту систему ученые использовали для имитации магнитных материалов. Авторы отмечают, что максимальное количество ионов, которые удавалось запутать между собой в ранних экспериментах, не превышало 20 штук.

Исследования в физике элементарных частиц требуют больших энергозатрат и тем самым опосредованно влияют на климат. В недавней публикации впервые проводится сравнение пяти проектов будущей хиггсовской фабрики по энергопотреблению и по выбросам парниковых газов в расчете на один рожденный бозон Хиггса. В ближайшие годы стоит ожидать рост публикаций и мероприятий такой направленности.

Климатическая повестка проникает и в физику элементарных частиц

Идея, что в быстро летящем протоне может быть небольшая доля тяжелых «очарованных» кварков, была высказана почти полвека назад, но ее справедливость не удавалось подтвердить. Недавно коллаборация NNPDF, проанализировав огромный объем данных и обновив описание устройства протона, впервые получила указание на то, что очарованные кварки и антикварки действительно присутствуют в протоне.

Впервые получено указание на «внутреннее очарование» в протоне

Исторически концепция хиггсовского механизма восходит к исследованиям в области нерелятивистской физики конденсированных систем, выполненных в конце 1950-х и начале 1960-х годов одним из крупнейших специалистов в этой области Филипом Андерсоном. В день 10-летия с момента объявления об открытии бозона Хиггса вполне уместно подробно рассказать о жизни и работе Андерсона.

Филип Андерсон: добрый и злой гений бозона Хиггса

Десять лет назад на Большом адронном коллайдере был открыт бозон Хиггса — и с этого события можно отсчитывать начало новой эры исследований элементарных частиц. В этом обзоре мы кратко напомним, что за частица хиггсовский бозон, зачем физики его так пристально изучают, что про него уже известно к настоящему моменту и как будет развиваться физика хиггсовского бозона в будущем.

Читайте также: