Page 38

Задачі для самостійного розвязування

Теплове випромінювання

ІІ рівень

1.   На скільки зменшиться маса Сонця за рік внаслідок випромінювання? За який час  маса Сонця зменшиться вдвічі? Температура поверхні Сонця . Випромінювання Сонця вважати постійним. ()

2.   Визначити силу струму, що протікає по вольфрамовому дроту діаметром температура якої у вакуумі підтримується постійною і рівною . Поверхню дроту вважати сірою з поглинальною здатністю . Питомий опір дроту при даній температурі . Температура оточуючого дріт середовища . ()

3.   Лазер випроменив в імпульсі тривалістю  пучок світла з енергією . Знайти середній тиск такого світлового імпульсу, якщо його сфокусувати у пляму діаметром  на поверхні, яка перпендикулярна до пучка, з коефіцієнтом відбивання . ()

4.   Короткий імпульс світла з енергією  у вигляді вузького майже паралельного пучка падає на дзеркальну пластинку з коефіцієнтом відбивання . Кут падіння . Визначити за допомогою корпускулярних уявлень імпульс, що був наданий пластинці. ()

5.   Невелике ідеально відбиваюче дзеркало масою  підвішене на невагомій нитці довжиною . Знайти кут, на який відхилиться нитка, якщо по нормалі до дзеркальця в горизонтальному напрямку зробити «постріл» коротким імпульсом лазерного випромінювання з енергією . За рахунок чого дзеркальце набуває кінетичної енергії? ()

6.   Потік енергії , який випромінюється з оглядового віконця плавильної печі, дорівнює . Визначити температуру  печі, якщо площа отвору . ()

7.   Визначити енергію , яка випромінюється за час  з оглядового віконця площею  плавильної печі, якщо її температура . ()

8.   Температура  верхніх шарів зірки Сиріус дорівнює . Визначити потік енергії , який випромінюється з поверхні площею  цієї зірки. ()

9.   Визначити відносне збільшення  енергетичної освітленості чорного тіла при збільшенні його температури на . ()

10.               Приймаючи коефіцієнт теплового випромінювання (степінь чорноти)  вугілля при температурі  рівним  визначити: 1) енергетичну освітленість  вугілля; 2) енергію , що випромінюється з поверхні вугілля площею  за час .

11.               ( 1) ; 2) )

12.               З поверхні сажі площею  при температурі  за час  випромінюється енергія . Визначити коефіцієнт теплового випромінювання (степінь чорноти)  сажі. ()

13.               Муфельна піч споживає потужність . Температура  її внутрішньої поверхні при відкритому отворі площею  дорівнює . Вважаючи, що отвір печі випромінює, як чорне тіло, визначити, яка частина  потужності розсіюється стінками. ()

14.               Потужність  випромінювання кулі радіусом  при деякій постійній температурі  дорівнює . Знайти цю температуру, вважаючи шар сірим тілом з коефіцієнтом теплового випромінювання (степенем чорноти) . ()

15.               Визначити температуру  чорного тіла, при якій максимум спектральної густини енергетичної освітленості  припадає на червону межу видимого спектру . ()

16.               Визначити температуру  чорного тіла, при якій максимум спектральної густини енергетичної освітленості  припадає на фіолетову межу видимого спектру . ()

17.               Внаслідок зміни температури чорного тіла максимум спектральної густини  змістився з  на . Як і у скільки разів змінилася енергетична освітленість  тіла та максимальна спектральна густина енергетичної освітленості? (збільшилась у 81 та 243 рази)

18.               При збільшенні термодинамічної температури  чорного тіла у два рази довжина хвилі , на яку припадає максимум спектральної густини енергетичної освітленості , зменшилась на . Визначити початкову та кінцеву температури  та . ( та )

19.               Максимальна спектральна густина енергетичної освітленості  чорного тіла дорівнює . На яку довжину хвилі вона припадає? ()

20.               Температура  чорного тіла дорівнює . Визначити: 1) спектральну густину енергетичної освітленості  для довжини хвилі ; 2) енергетичну освітленість  в інтервалі довжин хвиль від  до . Прийняти, що середня спектральна густина енергетичної освітленості тіла в цьому в інтервалі дорівнює значенню, яке знайдене для довжини хвилі .                         ( 1) ; 2) )

21.               Знайти сонячну сталу , тобто кількість променистої енергії, що надходить від Сонця за одиницю часу через одиницю площі, що перпендикулярна до сонячних променів, і яка знаходиться на такій же відстані від нього, як і Земля. Температура поверхні Сонця . Випромінювання Сонця вважати близьким до випромінювання абсолютно чорного тіла. ()

22.               Знаючи значення сонячної постійної для Землі , знайти значення сонячної постійної для Марса. ()Тиск  світла з довжиною хвилі  на чорну поверхню становить . Визначити число  фотонів, що падають нормально протягом часу  на площу  цієї поверхні. ()

23.               Визначити енергію, масу та імпульс фотона, довжина хвилі якого . Яка повинна бути густина енергії потоку таких фотонів, щоб створювати тиск на дзеркальній поверхні ? (; ; ; )