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
чтобы нагреть при постоянном объеме смесь газов на дельта_Т потребуется тепло в количестве
Q=(v1*CV1+v2*CV2+v3*CV3)*дельта_Т
где v1, v2, v3 - количество вещества (моль) а СV1, СV2, СV3 - молярные теплоемкости компонентов при постоянном объеме
искомая молярная теплоемкость получится если Q разделить на дельта_Т и на количество моль смеси
СV=Q/(дельта_Т*(v1+v2+v3))=(v1*CV1+v2*CV2+v3*CV3)/(v1+v2+v3)
чтобы оценить эту величину приближенно (без таблиц) можно считать газы идеальны и отличаются количеством атомов в молекуле и числом степеней свободы
гелий одноатомный i=3
кислород двухатомный i=5
углекислый газ трехатомный i=6
СV1=3R/2; СV2=5R/2; СV3=6R/2
v1=1; v2=2;v3=3
CV=(1*3R/2+2*5R/2+3*6R/2)/(1+2+3)=(3+10+18)*R/12=31*R/12=31*8,31/12 (Дж/С*моль) = 21,4675 Дж/(С*моль) ~ 21,5 Дж/(С*моль)
хотите получить результат точнее - используйте табличные данные теплоемкостей для указанных газов
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