Тепловой режим
Физика

За какое время вода, массой 0.8 грамма, будет нагреваться на температуру 10 Кельвинов, если потери энергии могут быть

За какое время вода, массой 0.8 грамма, будет нагреваться на температуру 10 Кельвинов, если потери энергии могут быть не учтены? Удельная теплоемкость воды составляет 4.2 килоджоуля на килограмм-Кельвин. Каждую секунду вода поглощает 1 * 10^18 фотонов, когда её освещает монохроматический свет с длиной волны 500 нанометров. Примечание: Постоянная Планка h = 6.63 * 10^-34 Джоуля-секунд, скорость света в вакууме c = 3.0 * 10^8 метров в секунду, элементарный заряд e = 1.6 * 10^-19.
Верные ответы (1):
  • Sladkiy_Angel
    Sladkiy_Angel
    40
    Показать ответ
    Тепловой режим.
    Инструкция: Для решения данной задачи, мы можем использовать формулу, связывающую теплоемкость, массу и изменение температуры:
    Q = mcΔT,
    где Q - тепловая энергия, m - масса вещества, c - удельная теплоемкость, ΔT - изменение температуры.

    В задаче дана масса воды m = 0.8 грамма и удельная теплоемкость c = 4.2 килоджоуля на килограмм-Кельвин. Мы должны нагреть воду на 10 Кельвинов ΔT = 10 Кельвинов. Подставим эти значения в формулу:
    Q = (0.8 г) * (4.2 килоджоуля / кг-К) * (10 К) = 33.6 килоджоулей.

    Чтобы найти время, нужно разделить полученное значение тепловой энергии на поток энергии, который поглощает вода each в секунду:
    t = Q / P,
    где t - время, Q - тепловая энергия, P - поток энергии.

    В задаче сказано, что каждую секунду вода поглощает 1 * 10^18 фотонов в монохроматическом свете с длиной волны 500 нанометров. Чтобы найти поток энергии, мы можем использовать формулу Планка: P = NE, где P - поток энергии, N - количество фотонов, E - энергия одного фотона.

    Энергия одного фотона E можно найти, используя формулу: E = hf, где h - постоянная Планка, f - частота света, которую можно найти, используя формулу: c = λf, где c - скорость света в вакууме, λ - длина волны света.

    Подставим все значения в формулу и найдем поток энергии:
    E = (6.63 * 10^-34 Дж * с) * (3.0 * 10^8 м/c) / (500 * 10^-9 м) = 3.978 * 10^-19 Дж.
    P = (1 * 10^18 фотонов) * (3.978 * 10^-19 Дж / фотон) = 3.978 * 10^-1 Дж/с.

    Теперь, чтобы найти время, используем формулу:
    t = (33.6 килоджоулей) / (3.978 * 10^-1 Дж/с) = 84.42 секунды.

    Дополнительный материал: За какое время массой 2 г будет нагреться на 20 Кельвинов, если удельная теплоемкость составляет 5 килоджоуля на килограмм-Кельвин и игнорируются потери энергии?

    Совет: Чтобы лучше понять эту тему, стоит изучить основные формулы, связанные с тепловым режимом, и применить их на практике, решая различные задачи.

    Проверочное упражнение: За какое время массой 1.5 кг будет охлаждаться на 15 градусов Цельсия, если удельная теплоемкость составляет 3.5 килоджоуля на килограмм-Кельвин и потери энергии могут быть не учтены?
Написать свой ответ: