Сколько энергии излучает плавильная печь через смотровое окошко размером 8 см^2 в течение 5 минут, предполагая

Тема занятия: Расчет энергии, излучаемой плавильной печью

Инструкция: Чтобы рассчитать количество энергии, излучаемой плавильной печью через смотровое окошко, мы можем использовать закон Стефана-Больцмана и формулу для излучательной способности абсолютно чёрного тела. Закон Стефана-Больцмана гласит, что энергия, излучаемая абсолютно черным телом, пропорциональна четвёртой степени абсолютной температуры тела. Формула для излучательной способности абсолютно черного тела имеет вид:

P = σ * A * ε * T^4,

где P - излучаемая мощность (энергия в единицу времени), σ - постоянная Стефана-Больцмана (σ = 5.67 * 10^-8 Вт/м^2 * К^4), A - площадь поверхности, ε - эмиссионная способность абсолютно черного тела (по определению для абсолютного черного тела ε = 1), T - температура плавильной печи в Кельвинах.

Подставляя известные значения в формулу, получим:

P = 5.67 * 10^-8 Вт/м^2 * К^4 * 0.0008 м^2 * 1 * (1000 К)^4 = 4.54 Вт.

Таким образом, плавильная печь будет излучать энергию через смотровое окно со скоростью 4.54 Вт.

Например:
Задача: Сколько энергии излучает плавильная печь через смотровое окошко размером 5 см^2 в течение 10 минут, предполагая, что она является абсолютно черным телом при температуре печи 800 K?

Совет: Если вам сложно понять эмиссионную способность абсолютно черного тела, вы можете представить ее просто как меру "черности" объекта. Чем «чернее» объект, тем больше энергии он будет излучать.

Дополнительное задание: Какая энергия будет излучаться плавильной печью через смотровое окошко площадью 15 см^2 в течение 15 минут при температуре печи 1200 K?

Содержание вопроса: Расчет энергии излучения через смотровое окошко плавильной печи

Пояснение:
Для расчета энергии излучения через смотровое окошко плавильной печи, используется закон Стефана-Больцмана, который гласит:

P = ε * σ * A * T^4,

где P - мощность излучения, ε - эмиссивность абсолютно черного тела (приближенно равна 1 для большинства материалов), σ - постоянная Стефана-Больцмана (σ = 5,67 * 10^-8 Вт/(м^2*К^4)), A - площадь поверхности, T - температура в Кельвинах.

В данной задаче, площадь смотрового окошка составляет 8 см^2, что равняется 0,0008 м^2. Температура плавильной печи равна 1000 Кельвинам.

Теперь подставим известные значения в формулу:

P = 1 * 5,67 * 10^-8 * 0,0008 * 1000^4 = 5,67 * 10^-8 * 0,0008 * 1000 * 1000^3 Вт.

Таким образом, плавильная печь излучает энергию через смотровое окошко с мощностью, равной 5,67 * 10^-8 * 0,0008 * 1000 * 1000^3 Вт.

Доп. материал: Плавильная печь, имеющая мощность 500 Вт, обладает смотровым окошком размером 6 см^2. Какой будет температура печи?

Совет: Для лучшего понимания данной темы, рекомендуется ознакомиться с основами светового излучения, эмиссивностью абсолютно черного тела и законом Стефана-Больцмана.

Закрепляющее упражнение: Плавильная печь, имеющая температуру 2000 К, излучает энергию через смотровое окошко площадью 12 см^2. Рассчитайте мощность излучения данной печи в ваттах.