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
Равнение теплового баланса: Q1=Q2 Количество теплоты, выделяемое при сгорании нефти: Q1=lm=pVl, где l -удельная теплота сгорания нефти; m=pV — масса нефти; р — плотность нефти; V — объем нефти Количество теплоты, которое необходимо затратить на нагревания стали от начальной температуры Т1=10 С до температуры плавления Т2=1360 С и на плавление стали массы m0=500 кг: Q2=ncm0(T2-T1)+l1m0, где m0 — масса стали; с — удельная теплоемкость стали; l1 — удельная теплота плавления стали; n — кпд печи Тогда, lpV=m0*(nc(T2-T1)+l1 Отсюда объем расходуемой нефти равен: V=(m0/pl)*(nc(T2-T1)+l1)=(500/950*4.61e+7)*(0.5*500*1350+2.7e+5)=0.0069 м3=6.9 л
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
Q1=Q2
Количество теплоты, выделяемое при сгорании нефти:
Q1=lm=pVl,
где l -удельная теплота сгорания нефти; m=pV — масса нефти; р — плотность нефти; V — объем нефти
Количество теплоты, которое необходимо затратить на нагревания стали от начальной температуры Т1=10 С до температуры плавления Т2=1360 С и на плавление стали массы m0=500 кг:
Q2=ncm0(T2-T1)+l1m0,
где m0 — масса стали; с — удельная теплоемкость стали; l1 — удельная теплота плавления стали; n — кпд печи
Тогда,
lpV=m0*(nc(T2-T1)+l1
Отсюда объем расходуемой нефти равен:
V=(m0/pl)*(nc(T2-T1)+l1)=(500/950*4.61e+7)*(0.5*500*1350+2.7e+5)=0.0069 м3=6.9 л