Тепловое излучение
Задачи для самостоятельного решения
1. Определить, во сколько раз необходимо уменьшить температуру черного тела, чтобы его энергетическая светимость R ослабилась в 16 раз?
Ответ: 2.
2. Температура внутренней поверхности печи при открытом отверстии площадью 30 см2 равна 1300К. Принимая, что отверстие печи излучает как черное тело, определить, какая часть мощности рассеивается стенками, если потребляемая печь мощность составляет 1,5 кВт.
Ответ: 0,676.
3. Определить, как и во сколько раз изменится мощность черного тела, если длина волны, соответствующая максимуму его спектральной плотность, сместилась с λ1 = 720 нм до λ1 = 400 нм.
Ответ: Увеличится в 10,5 раз.
4. Энергетическая светимость черного тела R = 10 Вт/м2. Определить длину волны, соответствующую максимуму спектральной плотности энергетической светимости этого тела.
Ответ: 4,47 мкм.
5. Черное тело нагрели от температуры 600 К до 2400 К Определить: 1) во сколько раз увеличилась его светимость; 2) как изменилась длина волны, соответствующая максимуму спектральной плотности энергетической светимости.
Ответ: 1) в 256 раз; 2) уменьшилась на 3,62 мкм.
6. Принимая Солнце за абсолютно черное тело и учитывая, что его максимальной спектральной плотности энергетической светимости соответствует длина волны 500 нм, определить: 1) температуру поверхности Солнца; 2) энергию, излучаемую Солнцем за 10 мин.
Ответ 1) 5800 К; 2) 2,34·1029 Дж.
7. Считая, что тепловые потери обусловлены только излучением, определить, какую мощность необходимо подводить к медному шарику диаметром 2 см, чтобы при температуре окружающей среды минус 13 0С поддерживать его температуру равной 170С. Принять поглощательную способность меди α = 0.6.
Ответ: 0,107 Вт.
8. Определить, какая длина волны соответствует максимальной спектральной плотности энергетической светимости, равной 1,3·1011
(Вт/м2)/м.
Ответ: 1.83 мкм.
9. Определить температуру тела, при которой оно при температуре окружающей среды 230С излучает энергии в 10 раз больше, чем поглощает.
Ответ: 532 К.
10. Определить, во сколько раз необходимо уменьшить термодинамическую температуру черного тела, чтобы его энергетическая светимость ослабла в 81 раз.
Ответ: в 3 раза.
Тесты
1. Объяснить, почему в не отапливаемом помещении температура всех тел одинакова?
2. Объяснить, почему открытые окна домов со стороны улиц кажутся черными?
3. Чайная фарфоровая чашка на светлом фоне имеет темный рисунок. Объяснить, почему, если эту чашку быстро вынуть из печи, где она нагревалась до высокой температур и рассматривать в темноте, то наблюдается светлый рисунок на темном фоне.
4. Имеется 2 одинаковых алюминиевых чайника, в которые до одной и той же температуре нагрето одинаковое количества воды. Один чайник закопчен, а другой – чистый. Объяснить, какой из чайников остынет быстрее и почему.
5. Объяснить, почему пользуясь законами классической физики, не удалось решить задачу о тепловом излучении. Что Солнце – абсолютно черное тело?
6. Как можно объяснить, что Солнце – абсолютно черное тело?
7. В каких областях спектра лежат длины волн, соответствующие максимуму спектральной плотность энергетической светимости, если источником света служит:
а) спираль электрической лампочки (Т – 3000 К);
б) поверхность Солнца (Т = 6000 К);
в) атомная бомба, в которой в момент взрыва развивается температура порядка 107 К?
Излучение считать близким к излучению абсолютно черного тела.
а) инфракрасная область; б) область видимого света; в) область рентгеновских лучей
Основные порталы (построено редакторами)