Мощность P = 6 Вт, площадь пластины S = 10 см², коэффициент отражения R = 0.6
Пусть за время Δt на пластину упали N фотонов, общая энергия всех фотонов E = P Δt, энергия каждого фотона (в предположении, что свет монохроматический) e = E/N = P Δt/N. Импульс каждого налетающего фотона равен п = e/c. Посчитаем, какой импульс налетающие фотоны передали пластине. - Отражённые фотоны (их было RN) передают пластине импульс Δп = 2п - Поглощённые фотоны (их было (1-R)N) передают платине импульс Δп = п Суммарно за время Δt пластине будет передан импульс ΔП = RN * 2п + (1-R)N * п = пN * (2R + 1 - R) = (1 + R) пN = (1 + R) (P/c) Δt
Сила F, действующая на пластину, по второму закону Ньютона F = ΔП / Δt = (1 + R) * P/c
Давление - сила, отнесённая к площади: p = F/S = (1 + R) * P / cS = 1.6 * 6 / (3*10^8 * 10*10^-4) = 3.2*10^-5 Па = 32 мкПа
Удельная теплота сгорания угля с=22 Дж/кг. Таки образом, количество теплоты выделяемой при сгорании mу=2 тонн=2000 кг угля: Qу=с*mу. С учетом указаного КПД, количество теплоты, которое идет на расплав меди: Qм=КПД*Qу=КПД*с*mу. Это количество теплоты идет на нагрев меди до температуры плавления и затем на ее плавление. Qм=Qн+Qп. Удельная теплоемкость меди: см=390 Дж/кг*град. Температура плавления меди: 1085 С. Количество теплоты, необходимое на нагрев до темп.плавления: Qм=см*m*(Tпл-T). Кол-во теплоты на расплавление: Qп=λ*m. ОБщее кол-во теплоты на нагрев и расплав: Qm=cм*m*(Tпл-T)+λ*m=m*(cм*(Тпл-Т)+λ)=КПД*с*mу. Отсюда выразим массу меди m: m=(КПД*с*my)/(cм*(Тпл-Т)+λ). КПД подставляем в виде коєффициента (50% = 0,5). m=(0,5*22*2000)/(390*(1085-250)+213000)=22000/(390*835+213000)=22000/(325650+213000)=22000/538650=0,04 кг=40грамм.
Пусть за время Δt на пластину упали N фотонов, общая энергия всех фотонов E = P Δt, энергия каждого фотона (в предположении, что свет монохроматический) e = E/N = P Δt/N. Импульс каждого налетающего фотона равен п = e/c. Посчитаем, какой импульс налетающие фотоны передали пластине.
- Отражённые фотоны (их было RN) передают пластине импульс Δп = 2п
- Поглощённые фотоны (их было (1-R)N) передают платине импульс Δп = п
Суммарно за время Δt пластине будет передан импульс ΔП = RN * 2п + (1-R)N * п = пN * (2R + 1 - R) = (1 + R) пN = (1 + R) (P/c) Δt
Сила F, действующая на пластину, по второму закону Ньютона
F = ΔП / Δt = (1 + R) * P/c
Давление - сила, отнесённая к площади:
p = F/S = (1 + R) * P / cS = 1.6 * 6 / (3*10^8 * 10*10^-4) = 3.2*10^-5 Па = 32 мкПа
ответ. p = 32 мкПа
Qм=см*m*(Tпл-T).
Кол-во теплоты на расплавление: Qп=λ*m.
ОБщее кол-во теплоты на нагрев и расплав: Qm=cм*m*(Tпл-T)+λ*m=m*(cм*(Тпл-Т)+λ)=КПД*с*mу. Отсюда выразим массу меди m:
m=(КПД*с*my)/(cм*(Тпл-Т)+λ). КПД подставляем в виде коєффициента (50% = 0,5).
m=(0,5*22*2000)/(390*(1085-250)+213000)=22000/(390*835+213000)=22000/(325650+213000)=22000/538650=0,04 кг=40грамм.