|
Тест №4 (тепловое излучение). Тест 4 (1) Абсолютно белое и серое тела, имеющие одинаковую площадь поверхности, нагреты до одинаковой температуры. Сравните потоки теплового излучения этих тел Ф0 (белого) и ф (серого). Ответ Ф0
Тест №4 (1)
|
Абсолютно белое и серое тела, имеющие одинаковую площадь поверхности, нагреты до одинаковой температуры. Сравните потоки теплового излучения этих тел Ф0 (белого) и Ф (серого).
Ответ: 3. Ф0<Ф.
Абсолютно черное и серое тела, имеющие одинаковую площадь поверхности, нагреты до одинаковой температуры. Сравните потоки теплового излучения этих тел Ф0 (черного) и Ф (серого).
Ответ: 2. Ф0>Ф.
Абсолютно черное тело – это…
Ответ:
1. тело, поглощающее всю энергию падающий на него электромагнитных волн независимо от длины волны (частоты).
Абсолютно черное тело имеет температуру T1=2900 К. В результате остывания тела длина волны, на которую приходится максимум спектральной плотности энергетической светимости, изменилась на Δλ=9 мкм. До какой температуры Т2 охладилось тело? Постоянная Вина с 1=2.9×10-3 мК.
Ответ: 2. Т2=290К.
|
Выберите верное утверждение.
Ответ:
2. Излучение абсолютно черного тела при данной температуре превышает излучение любых других тел при этой же температуре.
Выберите правильное утверждение относительно способа излучения электромагнитных волн.
Ответ:
4. Электромагнитные волны излучаются не непрерывно, а отдельными квантами при любой температуре выше 0 К.
Диаметр вольфрамовой спирали в электрической лампочке d=0,3 мм, длина спирали l=5 см. При включении лампочки в сеть напряжением U=127В через лампочку течет ток I=0,31 А. Найти температуру Т спирали. Считать, что по установлении равновесия все выделяющееся в нити тепло теряется в результате излучения. Отношение энергетических светимостей вольфрама и абсолютно черного тела для данной температуры k=0,31. Постоянная Стефана-Больцмана d=5.67×10-8 Вт/(м2×К2).
Ответ: 3. Т=2600 К.
|
Для усиления энергетической светимости абсолютно черного тела в 16 раз необходимо увеличить его температуру в λ раз. Определить λ.
Ответ: 1. 2.
Для усиления энергетической светимости абсолютно черного тела в 16 раз необходимо уменьшить его температуру в λ раз. Определить λ.
Ответ: 3. 1/2.
Зависит ли испускательная и поглощательная способности серого тела от:
а) частоты излучения.
б) температуры.
в) Зависит ли отношение испускательной способности тела к его поглощательной способности от природы тела?
Ответ: 2. a) да; б) да; в) нет.
Зачерненный шарик остывает от температуры T1=300 К до T2=293 К. На сколько изменилась длина волны λ, соответствующая максимуму спектральной плотности его энергетической светимости (постоянная в первом законе Вина С1=2.9×10-3 мК)?
Ответ: 2. Δλ=0.23 мкм.
|
Известно, что максимум энергии излучения Солнца соответствует волне l0=0,48 мкм. Радиус Солнца R= м, масса Солнца M= кг. За какой момент времени Солнце теряет 1000000 кг своей массы?
Ответ: 4. 2×10-4 с.
Имеется два абсолютно черных источника теплового излучения. Температура одного из них T1=2500 К. Найти температуру другого источника, если длина волны, отвечающая максимуму его испускательной способности, на l=0.50 мкм больше длины волны, соответствующей максимуму испускательной способности первого источника (постоянная закона смещения Вина b=0.29 см×К).
Ответ: 3. T2=1750К.
Имеется два абсолютно черных источника теплового излучения. Температура одного из их Т1=2500 К. Найти температуру другого источника, если длина волны, отвечающая максимуму его испускательной способности, на ∆λ=0.50 мкм больше длины волны, соответствующей максимуму испускательной способности первого источника.
Ответ: 1. 1.75 кК.
|
Имеются две полости (см. рис.) с малыми отверстиями одинаковых диаметров d=l.0 см и абсолютно отражающими наружными поверхностями. Расстояние между отверстиями l=10 см. В полости 1 поддерживается постоянная температура T1=1700 К. Вычислить установившуюся температуру в полости 2.
Ответ: 3. T2=400 К.
Имеются две полости (см. рис.) с малыми отверстиями одинаковых диаметров d см и абсолютно отражающими наружными поверхностями. Расстояние между отверстиями l см. В полости 1 поддерживается постоянная температура T1. Вычислить установившуюся температуру в полости 2.
Указание: Иметь в виду, что абсолютно черное тело является косинусным излучателем.
Ответ: 1. T2=T1sqrt(d/2l).
Исследование спектра излучения Солнца показывает, что максимум спектральной плотности излучательной способности соответствует длине волны l=500нм. Принимая Солнце за абсолютно черное тело определите излучательную способность (Re) Солнца.
Ответ: 2. Re=64 мВт/м2.
|
Какая характеристика теплового излучения в СИ измеряется в Вт/м2?
Ответ: 1. Энергетическая светимость.
Какие утверждения для абсолютно черных тел являются верными?
1 - все абсолютно черных тела при данной температуре обладают одним и тем же распределением излучательной энергии по длинам волн.
3 - светимость всех абсолютно черных тел одинаково меняется с температурой.
5 - излучательная способность абсолютно черного тела возрастает с увеличением температуры.
Ответ: 1. 1, 3, 5.
Какой закон неприменим при инфракрасных длинах волн?
Ответ: 3. Закон Рэлея-Джинса.
Какой из рисунков правильно учитывает законы теплового излучения (T1>T2)?
Ответ: O:3.
|
Какую мощность излучения имеет Солнце? Излучение Солнца считать близким к излучению абсолютно черного тела. Температура поверхности Солнца Т=5800К (R=6.96*108м – радиус Солнца).
Ответ: 1. 3.9×1026 Вт.
Какую энергетическую светимость Rэ имеет абсолютно черное тело, если максимум спектральной плотности его энергетической светимости приходится на длину волны l=484 нм. (С1=2.9×10-3 м×К).
Ответ: 4. 73 мВт/м2.
Какую энергетическую светимость Rэ имеет абсолютно черное тело, если максимум спектральной плотности его энергетической светимости приходится на длину волны λ=484 нм (постоянная Стефана – Больцмана σ=5.67×10-8 Вт/(м2×К4), постоянная Вина С1=2.9×10-3 м×К)?
Ответ: 3. Rэ=73.5 мВт/м2.
Металлическая поверхность площадью S=15 см2, нагретая до температуры Т=3 кК, излучает в одну минуту 100 кДж. Определите энергию, излучаемую этой поверхностью, считая её чёрной.
Ответ: 3. 413 кДж.
|
Металлическая поверхность площадью S=15 см2, нагретая до температуры Т=3 кК, излучает в одну минуту 100 кДж. Определите отношение энергетических светимостей этой поверхности и чёрного тела при данной температуре.
Ответ: 2. 0.2.
Может ли зависеть поглощательная способность серого тела от:
а) частоты излучения.
б) температуры.
Ответ: 3. а) нет; б) да.
Мощность излучения абсолютно черного тела N=34 кВт. Найти температуру Т этого тела, если известно, что его поверхность S=0.6 м2. Постоянная Стефана-Больцмана d=5.67×10-8 Вт/(м2×К2).
Ответ: 4. Т=1000 К.
Мощность излучения раскаленной металлической поверхности P’=0.67 кВт. Температура поверхности Т=2500 К, ее площадь S=10 см2. Найти отношение k энергетических светимостей этой поверхности и абсолютно черного тела при данной температуре (постоянная Стефана – Больцмана σ=5.67×10-8 Вт/(м2×К4)).
Ответ: 1. k=0.3.
|
Мощность излучения абсолютно черного тела N=10 кВт. Найти площадь S излучающей поверхности тела, если максимум спектральной плотности его энергетической светимости приходится на длину волны λ=700 нм. Постоянная Стефана-Больцмана d=5.67×10-8 Вт/(м2×К2).
Ответ: 3. S=6.0 см².
Нагретое тело производит тепловое излучение на всем диапазоне длин волн. Как изменится:
а) длина волны, соответствующая максимуму спетральной плотности излучения (λmax).
б) максимальная энергия, излучаемая волной данной длины в единицу времени с единицы поверхности (rλ, t) при увеличении температуры нагретого тела.
Ответ: 3. а) уменьшится; б) увеличится.
Нагретое тело производит тепловое излучение на всем диапазоне длин волн. Как изменится:
а) длина волны, соответствующая максимуму спетральной плотности излучения (λmax).
б) максимальная энергия, излучаемая волной данной длины в единицу времени с единицы поверхности (rλ, t) при уменьшении температуры нагретого тела.
Ответ: 2. а) увеличится; б) уменьшится.
|
Найти, во сколько раз необходимо уменьшить термодинамическую температуру черного тела, чтобы его энергетическая светимость Re уменьшилась в 16 раз?
Ответ: 1. 2.
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 абсолютно черного тела (S=5.67×10-8Вт/(м2×К4)).
Ответ: 2. Т=1000К.
Найти длину волны λm, соответствующую максимуму спектральной плотности энергетической светимости, если источником света служит спираль электрической лампочки (T=3000 К). Излучение считать близким к излучению абсолютно черного тела. (Постоянная Вина С1=2.9∙10-3 м∙К).
Ответ: 2. λm=0.97 мкм.
Найти длину волны λm, соответствующую максимуму спектральной плотности энергетической светимости, если источником света служит поверхность Солнца (T=6000 К). Излучение считать близким к излучению абсолютно черного тела (постоянная Вина С1=2.9∙10-3 м×К).
Ответ: 2. λm≈0.5 мкм.
|
Найти длину волны λm, соответствующую максимуму спектральной плотности энергетической светимости, если источником света служит атомная бомба, в которой в момент взрыва развивается температура T≈107 К? Излучение считать близким к излучению абсолютно черного тела (постоянная Вина С1=2,9∙10-3 м∙К).
Ответ: 2. λm≈300 пм.
Найти уравнение адиабатического процесса (в переменных V, Т), проводимого с тепловым излучением, имея в виду, что между давлением и плотностью энергии теплового излучения существует связь р=и/3.
Ответ: 2. VT3=const.
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 абсолютно черного тела. (Постоянная Стефана–Больцмана S=5.67×10–8 Вт/(м2×К4)).
Ответ: 1. 1000 К.
|
На какую длину волны λ приходится максимум спектральной плотности энергетической светимости абсолютно черного тела, имеющего температуру, равную температуре t=37 °С человеческого тела, т. е. Т=310 К? Постоянная Вина с1=2.9×10–3 м×К.
Ответ: 5. λm=9.3 мкм.
На какую длину l приходится максимум спектральной плотности энергетической светимости абсолютно черного тела, имеющую температуру, равную t0=37 °С человеческого тела.
Ответ: 3. 9.35 мкм.
На рисунке изображена кривая распределения энергии излучения абсолютно черного тела при некоторой температуре. Чему равна площадь , которая находится под кривой распределения?
Ответ: 1. Re=89 мВт/м2.
На рисунке показана зависимость(по Ох вершины разные) спектральной плотности веществ (1, 2) от длины волны. Что можно сказать о данных веществах и их температурах?
Ответ:
7. О веществах нельзя сделать вывод, Т1>T2.
|
На рисунке показана зависимость спектральной плотности веществ (1, 2) от длины волны. Что можно сказать о данных веществах и их температурах?
1) вещества одинаковые, Т1>T2 .
2) вещества разные Т12.
3) вещества одинаковые, о соотношении температур нельзя сделать вывод.
4) вещества одинаковые, Т12.
5) вещества разные, о соотношении температур нельзя сделать вывод.
6) вещества одинаковые,Т1=Т2.
7) о веществах нельзя сделать вывод, Т1>T2.
8) о веществах нельзя сделать вывод, Т12.
9) нет верных ответов.
Ответ: 9. нет верных ответов.
На рис приведены графики зависимости спектральной плотности энергетической светимости абсолютно черного тела от длины волны излучения при разных температурах T1 и T2, причем T1>T2 (Т1 верш. по Ох больше Т2). Какой из рисунков правильно учитывает законы теплового излучения?
Ответ: 1. Правильный.
|
Ниже даны характеристики теплового излучения. Какая из них называется спектральной плотностью энергетической светимости?
Ответ:
3. Энергия, излучаемая в единицу времени с единицы площади поверхности тела в единичном интервале длин волн, зависящая от длины волны (частоты) и температуры.
Определите во сколько раз необходимо уменьшить термодинамическую температуру черного тела, чтобы его энергетическая светимость Re ослабилась в 39 раз?
Ответ: 3. T1/T2=2.5.
Определите, как и во сколько раз изменится мощность излучения черного тела, если длина волны, соответствующая максимуму его спектральной плотности энергетической светимости, сместилась с 720 нм до 400 нм.
Ответ: 3. 10.5.
Определите температуру тела, при которой оно при температуре окружающей среды t = 27 0C излучало энергии в 8 раз больше, чем поглощало.
Ответ: 2. 504 К.
|
Определить максимальную скорость фотоэлектронов, вырываемых с поверхности металла, если фототок прекращается при приложении задерживающего напряжения U0=3.7 В.
Ответ: 5. 1.14 мм/с.
Определить, как изменится энергетическая светимость, если термодинамическую температуру черного тела увеличить в 3 раза?
Ответ: Увеличиться в 81 раз.
Определить температуру Т Солнца, принимая его за абсолютно черное тело, если известно, что максимум интенсивности спектра Солнца лежит в зеленой области λ=5×10‾5 см.
Ответ: 1. Т=6000К.
Определить длину волны, соответствующую максимуму интенсивности в спектре абсолютно черного тела, температура которого равна 106 К.
Ответ: 1. λmax=29Å.
|
Определите, во сколько раз возрастет мощность излучения черного тела, если длина волны, соответствующая максимуму его спектральной плотности энергетической светимости, сместилась с 720 нм до 400 нм.
Ответ: 4. 10.5.
По какому закону меняется отношение излучательной способности rλ,T данного вещества к поглощательной aλ,T?
Ответ: 2. const.
Полость объемом 1 литр, заполнена тепловым излучением при температуре 2000К. Найти теплоемкость полости C (Дж/ К).
Ответ: 4. 2.4×10-8.
Полость объемом 1 литр, заполнена тепловым излучением при температуре Τ, энтропия которой ς =0.8•10-21 Дж/ К. Чему равна Τ?
Ответ: 1. 2000К.
|
Поверхность тела нагрета до температуры Т=1000 К. Затем одна половина этой поверхности нагревается на ΔT=100 К, другая охлаждается на ΔT=100 К. Во сколько раз изменится средняя энергетическая светимость Rэ поверхности этого тела?
Ответ: 3. в 1.06 раза.
По пластинке проходит электрический ток, в результате чего она достигает равновесной температуры Т0=1400 К. После этого мощность электрического тока уменьшилась в 2 раза. Определить новую равновесную температуру Т.
Ответ: 2. Т=1174 К.
При изучении звезды A и звезды B установлено соотношение масс, теряемых ими в единицу времени: DmA=2DmB, и их радиусов: RA=2.5RB. Максимум энергии излучения звезды B соответствует волне lB=0.55 мкм. Какой волне соответствует максимум энергии излучения звезды A?
Ответ: 1. lA=0.73 мкм.
|
80При нагревании абсолютно черного тела длина волны λ, на которую приходится максимум спектральной плотности энергетической светимости, изменилась от 690 до 500 нм. Во сколько раз изменилась при этом энергетическая светимость тела?
Ответ: 4. В 3,63 раза.
При прохождении через пластинку свет длиной волны λ ослабляется вследствие поглощения в N1 раз, а свет длиной волны λ2 в N2 раз. Определить коэффициент поглощения для света длиной волны λ2, если коэффициент поглощения для λ1 равен k1.
3. k2=k1×lnN2/lnN1.
Равновесная темтература тела равна Т. Площадь излучающей поверхности S, поглощательная способность а. Выделяемая в теле мощность увеличилась на P. Определить новую равновесную температуру Т1.
T1=sqrt^4(T^4+P/aS×psi).
|
При изучении звезды A и звезды B установлено соотношение масс, теряемых ими в единицу времени: mA=2mB, и их радиусов: RA=2.5 RB. Максимум энергии излучения звезды B соответствует волне B=0.55 мкм. Какой волне соответствует максимум энергии излучения звезды A?
Ответ: 1. A=0.73 мкм.
Принимая Солнце (радиус равен 6,95×108 м) за черное тело и учитывая, что его максимальной спектральной плотности энергетической светимости соответствует длина волны 500 нм, определить:
а) энергию, излучаемую Солнцем в виде электромагнитных волн в течение 10 минут.
б) массу, теряемую Солнцем за это время за счет излучения.
Ответ: 2. а) 2.34×1029 Дж; б) 2.6×1012 кг.
Серебряный шарик (теплоемкость – 230 Дж/гК, плотность – 10500 кг/м3) диаметра d=1 см поместили в откачанный сосуд, температура стенок которого поддерживается близкой к абсолютному нулю. Начальная температура равна Т0=300 К. Считая поверхность шарика абсолютно черной, найти через сколько времени его температура уменьшится в n=2 раза.
Ответ: 4. 1.7 часа.
|
Серебряный шарик (теплоемкость – 230 Дж/г×К, плотность – 10500 кг/м3) диаметра d=1 см поместили в откачанный сосуд, температура стенок которого поддерживается близкой к абсолютному нулю. Начальная температура равна Т0=300 К. Считая поверхность шарика абсолютно черной, найти через сколько времени его температура уменьшится в n=2 раза.
Ответ: 5. 2 часа.
Серое тело – это…
Ответ:
2. тело, поглощательная способность которого одинакова для всех частот и зависит только от температуры, материала и состояния поверхности.
Считая никель чёрным телом, определите мощность, необходимую для поддержания температуры расплавленного никеля 1453 0С неизменной, если площадь его поверхности равна 0.5 см2.
Ответ: 1. 25.2 Вт.
|
Считая, что тепловые потери обусловлены только излучением, определите, какую мощность необходимо подводить к медному шарику диаметром d=2 см, чтобы при температуре окружающей среды t0=-13 ˚C поддерживать его температуру равной t=17 ˚C. Примите поглощательную способность меди равной
А=0.6.
Ответ: 2. 0.1 Вт.
Считая никель черным телом, определите мощность, необходимую для поддержания температуры расплавленного никеля 1453 0С неизменной, если площадь его поверхности равна 0.5 см2.
Ответ: 1. 25 Вт.
Температура внутренней поверхности муфельной печи при открытом отверстии диаметром 6 см равна 650 0С. Принимая, что отверстие печи излучает как черное тело, определите, какая доля мощности рассеивается стенками, если мощность, потребляемая печью, составляет 600 Вт.
Ответ: 1. h=0.806.
|
Температура (Т) внутренней стенки печи при открытом отверстии площадью (S=50 см2) равна 1000 К. Если считать, что отверстие печи излучает как черное тело, то найдите, какая мощность теряется стенками вследствие их теплопроводности, если потребляемая печью мощность равна 1.2 кВт?
Ответ: 2. 283 Вт.
Температура вольфрамовой спирали в 25–ваттной электрической лампочке T=2450 К. Отношение ее энергетической светимости к энергетической светимости абсолютно черного тела при данной температуре k=0.3. Найти площадь S излучающей поверхности спирали. (Постоянная Стефана – Больцмана σ=5.67×10-8 Вт/(м2×К4)).
Ответ: 2. S=4×10-5 м2.
Температура «голубой» звезды 30000 К. Определить интегральную интенсивность излучения и длину волны соответствующую максимуму излучательной способности.
Ответ: 4. J=4.6×1010 Вт/м2; λ=9.6×10-8 м.
|
Температура одного из двух абсолютно черных источников Т1=2900 К. Найти температуру второго источника Т2, если длина волны, соответствующая максимуму его излучательной способности на ∆λ=0.40 мкм больше длины волны, соответствующей максимуму излучательной способности первого источника.
Ответ: 1. 1219 К.
Температура внутренней поверхности муфельной печи при открытом отверстии площадью 30 см2 равна 1.3 кК. Принимая, что отверстие печи излучает как чёрное тело, определите, какая часть мощности рассеивается стенками, если потребляемая печью мощность составляет 1.5 кВт.
Ответ: 3. 0.676.
Температура поверхности абсолютно черного тела Т=2500 К, ее площадь S=10 см2. Какую мощность излучения P имеет эта поверхность (Постоянная Стефана – Больцмана σ=5.67×10-8 Вт/(м2×К4))?
Ответ: 2. P=2.22 кВт.
Температура Т абсолютно черного тела изменилась при нагревании от 1000 до 3000 К. Во сколько раз увеличилась при этом его энергетическая светимость Rэ?
Ответ: 4. В 81 раз.
|
Температура Т абсолютно черного тела изменилась при нагревании от 1000 до 3000 К. На сколько изменилась длина волны λ, на которую приходится максимум спектральной плотности энергетической светимости (постоянная в первом законе Вина С1=2.9×10-3 м×К)?
Ответ: 1. Δλ=1.93 мкм.
Температура Т абсолютно черного тела изменилась при нагревании от 1000 до 3000 К. Во сколько раз увеличилась его максимальная спектральная плотность энергетической светимости rλ?
Ответ: 5. В 243 раза.
Черное тело нагрели от температуры Τ=500К до некоторой Τ1, при этом его энергетическая светимость увеличилась в 16 раз. Чему равна температура Τ1?
Ответ: 3. 1000 К.
Черное тело нагрели от температуры Τо=500К до Τ1=700К.Как изменилась длина волны, соответствующая максимальной спектральной плотности энергетической светимости?
Ответ: 1. Уменьшилась на 1.7 мкм.
|
Чему равна площадь, которая находится под кривой распределения энергии излучения?
Ответ: 3. Энергетической светимости.
Черное тело находится при температуре Τ0=2900 К. При его остывании длина волны, соответствующая максимальной спектральной плотности энергетической светимости, изменилась на 10 мкм. Определить температуру Τ1, до которой тело охладилось.
Ответ: 1. 264 К.
Черное тело нагрели от температуры Τ до Τ1, при этом его энергетическая светимость увеличилась в 16 раз. Найти соотношение Τ1/Τ.
Ответ: 2. 2.
Черное тело нагрели от температуры Т1=600 К до Т2=2400 К. Определить, во сколько раз изменилась его энергетическая светимость.
Ответ: 4. Увеличилась в 256 раз.
Что происходит с максимумом излучательной способности абсолютно черного тела при росте температуры?
Ответ: 3. Увеличивается по величине, смещается к меньшим длинам волн.
|
Энергетическая светимость абсолютно черного тела Rэ=3×104 Вт/м2. Определить длину волны λm, отвечающую максимуму испускательной способности этого тела.
Ответ: 1. λm=3.4×10-6 м.
Энергетическая светимость абсолютно черного тела МЭ=3.0 Вт/см2. Определить длину волны, отвечающую максимуму испускательной способности этого тела (S=5.67×10-8 Вт/м2К4, b=2.9×10-3 м×К).
Ответ: 1. lm=3.4 мкм.
Энергетическая светимость абсолютно черного тела МЭ. Определить длину волны, отвечающую максимуму испускательной способности этого тела.
Ответ: 1. Lam=b×sqrt^4(psi/M).
Энергетическая светимость абсолютно черного тела Rэ=3×104 Вт/м2. Определить длину волны λm, отвечающую максимуму испускательной способности этого тела.
Ответ: 1. λm=3.4×10-6 м.
| |
|
|
Скачать 115 Kb.