Консультация # 199071: Здравствуйте, уважаемые эксперты! Прошу вас ответить на следующий вопрос: Определить установившуюся температуру Т зачерненной металлической пластинки, расположенной перпендикулярно солнечным лучам вне земной атмосферы на среднем расстоянии от Земли до Солнца в двух случаях: а) пластинка нетеплопроводна; б) пластинки идеально теплопроводная. Солн...Консультация # 199070: Уважаемые эксперты! Пожалуйста, ответьте на вопрос: Пучок параллельных лучей падает на толстую стеклянную пластину под углом α = 60°, и преломляясь переходит в стекло. Ширина а пучка в воздухе равна 10 см. Определить ширину пучка в стекле. ...
Здравствуйте, уважаемые эксперты! Прошу вас ответить на следующий вопрос: Определить установившуюся температуру Т зачерненной металлической пластинки, расположенной перпендикулярно солнечным лучам вне земной атмосферы на среднем расстоянии от Земли до Солнца в двух случаях: а) пластинка нетеплопроводна; б) пластинки идеально теплопроводная. Солнечная постоянная С = 1,4 кДж/(м2∙с).
Дано: C=1400 Дж/(м2K) - полагаю, что в наименовании ед.измерения в знаменателе должен стоять или К (Кельвин), или ºС) Найти: Т
Решение: 1. Пластина нетеплопроводна. Со стороны Солнца на пластину падает поток излучения Ф0. Пластина нагреваясь излучает в пространство поток Ф1. Полагаю данную ситуацию можно показать с помощью рисунка... например такого:
Обратите внимание, пластина нетеплопроводна, следовательно вторая ее сторона не излучает энергию. Далее, формулы - поток излучения по определению Ф=W/t ............. (1) - энергетическая светимость Re=Ф/S ............... (2) где S - площадь поверхности - закон Стефана-Больцмана Re=σ*T4 .............. (3) где σ=5,7
*10-8 Вт/(м2К4) - постоянная Стефана-Больцмана. По определению солнечной постоянной, на расстоянии 1 а.е. С=Rе ................. (4) Температура пластины установится, когда будет Ф1=Ф0 ............... (5) Следовательно! С=σ*Т4 ............... (6) Отсюда T1=4√(C/σ) = (~396) К
2. Пластина абс. теплопроводна Теперь пластина будет излучать энергию с двух сторон. Площадь излучения увеличивается вдвое. На аналогичном рисунке можно показать стрелочками поток излучения с двух сторон пластины.... можно я не буду его еще раз рисовать? ....... Спасибо
Ф2=Ф0 Ф2=Re*2S=σТ4*2S Отсюда T2=4√(C/2σ) = (~333) К
Ответ: примерно 396 К и 333 К Удачи
Консультировал: Konstantin Shvetski (Академик)
Дата отправки: 18.08.2020, 00:50
Уважаемые эксперты! Пожалуйста, ответьте на вопрос: Пучок параллельных лучей падает на толстую стеклянную пластину под углом α = 60°, и преломляясь переходит в стекло. Ширина а пучка в воздухе равна 10 см. Определить ширину пучка в стекле.
Здравствуйте, dar777! Дано: α=60º a=10 cм Найти: b
Позвольте напомнить, что задачи по геометрической оптике решаются геометрическими способами. При этом применяются геометрические инструменты для построения чертежей и схем на основании которыхс применением законов геометрической оптики выводятся расчетные формулы. Формулы, при использовании которых получен правильный ответ, но элементы которых не соотносятся с чертежом, не имеют смысла и такое решение задачи не может быть зачтено как верное. При построении схем и чертежей нужно стремиться к тому, чтобы изображение соответствовало как можно более точно физическим законам и реальной картине мира. Сами схемы и чертежи строятся с использованием стандартных обозначений принятых в геометрии, инженерной графике и машиностроительном черчении. Таким образом, для решения задачи нам нужно пригото
вить чертежные принадлежности: карандаши, ластики, линейки, транспортир, циркуль, рейсшину и др. на ваш выбор. Да, еще нам будут нужны таблицы Брадиса или инженерный калькулятор. Спасибо за внимание. Приступим.
Решение: 1. Чертим схему: стеклянная пластина, луч падающий шириной а под углом α, луч преломленный под углом β шириной b. Угол β меньше угла α.
2. Рассмотрим прямоугольные треугольники ACD и BCD с общей стороной СD=c. Видим, что cosα=a/c cosβ=b/c Отсюда c=a/cosα=b/cosβ Отсюда b=a*cosβ/cosα ....... (1) 3. Согласно закону преломления Снеллиуса показатель преломления n=sinα/sinβ Отсюда β=arcsin(sinα/n) .......(2) Показатель преломления n не задан. Воспользуемся справочниками (например, здесь). Возьмем n=1,5 соответствующий показателю преломления стекла крон. Подставим значения величин в формулу (2), получим β=35,3º 4. Подставим заданные и найденные значения в формулу (1), получим b=16,3 см Ответ: ширина луча света в стеклянной пластине 16,3 см.
Надеюсь, был полезен
Консультировал: Konstantin Shvetski (Академик)
Дата отправки: 15.08.2020, 18:10
5
Это самое лучшее решение! ----- Дата оценки: 16.08.2020, 14:52
Команда портала RFPRO.RU благодарит Вас за то, что Вы пользуетесь нашими услугами. Вы только что прочли очередной выпуск рассылки. Мы старались.
Пожалуйста, оцените его. Если совет помог Вам, если Вам понравился ответ, Вы можете поблагодарить автора -
для этого в каждом ответе есть специальные ссылки. Вы можете оставить отзыв о работе портале. Нам очень важно знать Ваше мнение.
Вы можете поближе познакомиться с жизнью портала, посетив наш форум, почитав журнал,
который издают наши эксперты. Если у Вас есть желание помочь людям, поделиться своими знаниями, Вы можете зарегистрироваться экспертом.
Заходите - у нас интересно!