а. Уравнение теплового баланса: количество теплоты Q₁, полученной водой при нагревании, равно количеству теплоты Q₂, выделившейся при сгорании керосина.
Q₁ = Q₂
cm₁(t₂ - t₁) = q · m₂
b. Количество теплоты Q₁, выделившейся при сгорании керосина
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
Можно нагреть 7,3 кг воды
Объяснение:
t₁ = 20°C
t₂ = 80°C
c = 4200 Дж/(кг·град) - удельная теплоёмкость воды
m₂ = 40 г = 0,04 кг
q = 46 МДж/кг = 46·10⁶ Дж/кг - удельная теплота сгорания керосина
m₁ - ? - масса воды
а. Уравнение теплового баланса: количество теплоты Q₁, полученной водой при нагревании, равно количеству теплоты Q₂, выделившейся при сгорании керосина.
Q₁ = Q₂
cm₁(t₂ - t₁) = q · m₂
b. Количество теплоты Q₁, выделившейся при сгорании керосина
Q₂ = q · m₂ = 46·10⁶ · 0,04 = 1,84·10⁶ (Дж) = 1,84 МДж
с. Количество теплоты Q₁, полученной водой при нагревании
Q₁ = cm₁(t₂ - t₁)
m₁ = Q₁ : (c(t₂ - t₁))
m₁ = Q₂ : (c(t₂ - t₁))
m₁ = 1,84·10⁶ : (4200 · (80 - 20))
m₁ ≈ 7.3 (кг)
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