Через какое время капля нагреется на ΔТ=1 при поглощении N=1013 фотонов света с длиной волны λ=7,5*10-7 м и массой

Тема: Закон сохранения энергии фотона и его взаимодействие с каплей.

Пояснение: При поглощении фотонов света капля получает энергию от каждого фотона, что приводит к ее нагреву. Для решения данной задачи мы можем использовать законы сохранения энергии и импульса.

Рассмотрим подход к решению задачи:
1. Найдите энергию одного фотона, используя формулу: E = h * f, где h - постоянная Планка (6.63 * 10^-34 Дж·с), f - частота света, связанная с длиной волны λ следующим образом: c = λ * f, где c - скорость света (3 * 10^8 м/с).
2. Рассчитайте общую энергию поглощенных фотонов, умножив энергию одного фотона на число поглощенных фотонов.
3. Выразите нагрев капли как изменение ее внутренней энергии: Q = m * c * ΔT, где Q - полученная энергия, m - масса капли, c - удельная теплоемкость капли, ΔT - изменение температуры капли.
4. Найдите время, за которое происходит нагрев, используя формулу времени: t = Q / (мощность), где мощность можно найти, разделив общую энергию поглощенных фотонов на время поглощения одного фотона.

Дополнительный материал:
Дано: ΔT = 1, N = 10^13, λ = 7.5 * 10^-7 м, m = 2 * 10^-4 кг.

1. Найдем энергию одного фотона: f = c / λ = (3 * 10^8) / (7.5 * 10^-7) = 4 * 10^14 Гц.
E = h * f = (6.63 * 10^-34) * (4 * 10^14) = 2.652 * 10^-19 Дж.
2. Общая энергия поглощенных фотонов: E_общ = N * E = (10^13) * (2.652 * 10^-19) = 2.652 * 10^-6 Дж.
3. Выразим нагрев капли: Q = m * c * ΔT. Значение удельной теплоемкости c в данной задаче неизвестно, поэтому мы не можем точно определить ΔT.
4. Найдем время: t = E_общ / (мощность). Значение мощности также неизвестно, поэтому мы не можем определить время нагрева капли.

Совет: Для решения подобных задач необходимо знание соответствующих формул, а также умение правильно применять законы сохранения энергии и импульса.

Проверочное упражнение: Нагрев капли, масса которой равна 3 * 10^-4 кг, происходит при поглощении 5 * 10^12 фотонов света с длиной волны λ = 5 * 10^-7 м. Какое время потребуется для нагрева капли на ΔT = 2 градуса Цельсия? Предположим, что удельная теплоемкость капли равна 2000 Дж/(кг·°С).