Задачи для аудиторной работы

1. Найти температуру Т печи, если известно, что излучение из отверстия в ней площадью S = 6,1 см² имеет мощность N = 34,6 Вт. Излучение считать близким к излучению АЧТ.

 

2. Температура вольфрамовой спирали 25-ваттной электрической лампочке T = 2450 К. Отношение ее энергетической светимости к энергетической светимости АЧТ при данной температуре равно k = 0.3. Найти площадь излучаемой поверхности.

 

3. Какую энергетическую светимость R_э имеет АЧТ, если максимум спектральной плотности его энергетической светимости приходится на длину волны λ = 484 нм?

 

4. Абсолютно черное тело имеет температуру T₁ = 2900 К. В результате остывания тела длина волны, на которую приходится максимум спектральной плотности энергетической светимости изменилось на ∆λ = 9мкм. До какой температуры T₂ охладилось тело?

 

5. При нагревании АЧТ длина волны, на которую приходится максимум спектральной плотности энергетической светимости изменилась от 690 до 500 нм. Во сколько раз увеличилась при этом энергетическая светимость тела?

 

6. Исследования спектра излучения Солнца показывают, что максимум спектральной плотности излучательности соответствует длине волны λ = 500 нм. Принимая Солнце за абсолютно черное тело, определить: 1) излучательностьR_e Солнца; 2) поток энергии Ф, излучаемый Солнцем; 3) m массу электромагнитных волн (всех длин), излучаемых Солнцем за 1 с.

 

7. Определить силу тока, протекающего по вольфрамовой проволоке, диаметром d = 0,8 мм, температура которого в вакууме поддерживается постоянной и равной t = 2800 ⁰ С. Поверхность проволоки считать серой с поглощательной способностью А_Т = 0,343. Удельное сопротивление проволоки при данной температуре ρ = 0,92 * 10 ^–4 Ом см. Температура окружающей проволоку среды t₀= 17 ⁰ С.

Билеты для проверки усвоения темы

БИЛЕТ N 1

1. Запишите определение и единицу измерения в СИ: а) энергетической светимости тела; б) спектральной поглощательной способности тела.

2. Сформулируйте: а) закон Кирхгофа для теплового излучения; б) Какой физический смысл имеет универсальная функция Кирхгофа?

3. Запишите формулу определяющую: а) величину спектральной плотности энергетической светимости тела; д) закон Стефана-Больцмана.

4. При увеличении термодинамической температуры АЧТ в 1,5 раза длина волны, на которую приходится max спектральной плотности энергетической светимости, уменьшилась на Δλ = 200 нм. Определить начальную и конечную температуры тела.

БИЛЕТ N 2

1. Запишите определение и единицу измерения в СИ: а) интегральной энергетической светимости тела; б) спектральной плотности энергетической светимости тела.

2.Сформулируйте: а) Закон смещения Вина; б) запишите численное значение и единицу измерения постоянной Стефана-Больцмана.

3. Определите, как сместится максимум спектральной плотности энергетической светимости абсолютно черного тела, если повысить его температуру?

4. Определите температуру тела, при которой оно при температуре окружающей среды t^o =27^оС излучало бы энергии в 8 раз больше, чем поглощало.

БИЛЕТ N 3

1. Запишите определение и единицу измерения в СИ: а) спектральной энергетической светимости тела; б) энергетической светимости тела.

2.Сформулируйте: а) закон Стефана -Больцмана; б) запишите численное значение и единицу измерения постоянной Вина.

3.Как и во сколько раз изменится энергетическая светимость АЧТ, если его термодинамическая температура уменьшится в 2 раза?

4. Найти температуру Т печи, если известно, что излучение из отверстия в ней площадью S = 6,1 см² имеет мощность N = 34,6 Вт. Излучение считать близким к излучению АЧТ.

БИЛЕТ N 4

1. Запишите: а) определение спектральной плотности энергетической светимости и единицу ее измерения; б) формулуРэлея_Джинса.

2. Запишите формулу определяющую: а) величину радиационной температуры тела; д) закон Стефана-Больцмана.

3. Определите, как сместится максимум спектральной плотности энергетической светимости абсолютно черного тела, если понизить его температуру?

4.  Температура вольфрамовой спирали 25-ваттной электрической лампочке T = 2450 К. Отношение ее энергетической светимости к энергетической светимости АЧТ при данной температуре равно k = 0.3. Найти площадь излучаемой поверхности

БИЛЕТ N 5

1. Запишите определение и единицу измерения в СИ: а) радиационной температуры тела; б) энергетической светимости тела.

2.Сформулируйте: а) закон Кирхгофа; б) запишите численное значение и единицу измерения постоянной Вина в законе Вина.

3. Почему вольфрам является лучшим материалом для изготовления нитей ламп накаливания?

4. Найти температуру Т печи, если известно, что излучение из отверстия в ней площадью S = 6,1 см² имеет мощность N = 34,6 Вт. Излучение считать близким к излучению АЧТ.

БИЛЕТ N 6

1. Запишите определение: а) яркостной температуры тела; б) энергетической светимости тела.

2.Запишите: а) формулу Планка для универсальной функции Кирхгофа; б) численное значение и единицу измерения постоянной Планка.

3. Какое излучение называется тепловым? Какова его особенность?

4. Абсолютно черное тело имеет температуру T₁ = 2900 К. В результате остывания тела длина волны, на которую приходится максимум спектральной плотности энергетической светимости изменилось на ∆λ = 9мкм. До какой температуры T₂ охладилось тело?

БИЛЕТ N 7

1. Запишите определение: а) абсолютно черного тела; б) теплового излучения

2.Запишите: а) формулу для расчета цветовой температуры серого тела; б) численное значение и единицу измерения постоянной Стефана-Больцмана.

3. Какие методы измерения температуры тела называются оптической пирометрией?

4. При нагревании АЧТ длина волны, на которую приходится максимум спектральной плотности энергетической светимости изменилась от 690 до 500 нм. Во сколько раз увеличилась при этом энергетическая светимость тела?

БИЛЕТ N 8

1. Запишите определение: а) энергетической светимости тела, б) какова особенность, выделяющая тепловое излучение среди всех видов излучения?

2. Запишите формулу, определяющую: а) закон смещения Вина; б) энергетическую светимость АЧТ. Привести пример АЧТ.

3. Определите, как сместится максимум спектральной плотности энергетической светимости абсолютно черного тела, если повысить его температуру?

4. Температура АЧТ при нагревании изменилась от 1000 до 3000 К. Во сколько раз увеличилась при этом его энергетическая светимость?

БИЛЕТ N 9

1.  Сформулируйте: а) теплового излучения; б) определение абсолютно черного тела. 

2. Запишите формулу, определяющую: в) длину волны, соответствующую максимальному значению спектральной плотности энергетической светимости АЧТ; б) цветовую температуру серого тела.

3. Запишите: а) формулу для расчета радиационной температуры черного тела; б) численное значение и единицу измерения постоянной Вина.

4. Определить силу тока, протекающего по вольфрамовой проволоке, диаметром d=0,8 мм, температура которой в вакууме поддерживается постоянной и равной t^о = 2800 ⁰ С. Поверхность проволоки считать серой с поглощательной способностью А_Т = 0,343. Удельное сопротивление проволоки при данной температуре ρ = 0,92 * 10 ^–4 Ом см. Температура окружающей проволоку среды t₀= 17 ⁰ С.

БИЛЕТ N 10

1. Запишите определение и единицу измерения в СИ: а) спектральной плотности энергетической светимости тела; б) спектральной поглощательной способности тела.

2.Запишите: а) формулу Рэлея-Джинса; б) численное значение и единицу измерения постоянной Вина.

3.Как и во сколько раз изменится энергетическая светимость АЧТ, если его термодинамическая температура уменьшится в 3 раза?

 4. Температура АЧТ при нагревании изменилась от 1000 до 3000 К. На сколько изменилась при этом длина волны, на которую приходится максимум спектральной плотности его энергетической светимости?

Металлическая поверхность площадью S=15 cм², нагретая до температуры 3000 К, излучает за одну минуту 100 кДж. Определите: энергию, излучаемую этой поверхностью, считая её черной.

Практическое занятие № 7