Fizyka IV A Zadania domowe – seria II 08.03.2004
1. W ciągu minuty na 1 cm2 powierzchni Ziemi pada ok. 8J energii słonecznej, jeśli kierunek padania promieni jest prostopadły do tej powierzchni. Jaka jest temperatura powierzchni Słońca, jeśli przyjmiemy, że Słońce promieniuje jak ciało doskonale czarne? Jaka jest całkowita moc promieniowania absorbowanego przez Ziemię?
2. Metalowe włókno o średnicy d=0.2mm rozżarza się pod wpływem prądu elektrycznego do temperatury T1=3000K. W ciągu jakiego czasu po wyłączeniu prądu temperatura włókna obniży się do temperatury T2=800K? Włókno promieniuje jak ciało doskonale czarne i od otoczenia nie przyjmuje żadnej energii.
Gęstość włókna wynosi 19g/cm3, a ciepło właściwe 0.16J/gK.
3. Dla wnęki reprezentującej ciało doskonale czarne o określonej temperaturze, długość fali λmax=6500Å. Jaka będzie λmax, jeśli temperatura ścianek wzrośnie tak, że moc promieniowania zwiększy się dwukrotnie?
4. Detektor fotonów o kołowym otworze średnicy d=1mm rejestruje pewną liczbę fotonów w jednostce czasu, N=1.2*1010 1/s. Maksimum rozkładu energii tych fotonów w funkcji długości fali znajduje się dla λmax=289nm. Otwór detektora jest zwrócony w stronę kulistego ciała doskonale czarnego. Odległość detektora od środka tego ciała wynosi L=1011m. Wyznaczyć temperaturę ciała doskonale czarnego oraz całkowitą energię promieniowania w nim zawartego.
5. Czarne cienkościenne naczynie w kształcie sześcianu napełniono 1kg wody o temperaturze 50°C. Wyznaczyć czas t ostygania naczynia do 10°C, gdy umieścimy je w osłonie o doskonale czarnych ściankach, których temperatura jest stale bliska 0K.
Woda wypełnia całą objętość sześcianu.
6. Przez drut o długości 50cm i średnicy 1mm płynie prąd o natężeniu I. Zakładając, że drut promieniuje i absorbuje jak ciało doskonale czarne, wyznaczyć natężenie prądu niezbędne do utrzymywania drutu w temperaturze T=500K. Opór właściwy drutu ρ=5*10-7Ωm, temperatura otoczenia T0=300K.
7. W płaskiej powierzchni pewnego wydrążonego ciała A znajduje się bardzo mały otwór w kształcie koła o promieniu rA. Zakładamy, że ciało utrzymywane jest w stałej temperaturze T, a promieniowanie wydobywające się z otworu ma skład widmowy taki jak promieniowanie ciała doskonale czarnego. W odległości D od otworu znajduje się bardzo mały otwór innego ciała B. Otwór ten ma promień rB, przy czym rA oraz rB
są dużo mniejsze od D. Zakładając, że otwór ciała B promieniuje i pochłania energię tak jak powierzchnia ciała doskonale czarnego, znajdź temperaturę tego ciała w stanie równowagi.
