Получается, есть два состояния газа, масса и молярная масса которого в обоих остаётся неизменной. Значит, приравняем ту часть уравнения Менделеева-Клапейрона, которая остаётся неизменной. Тогда это будет уже уравнение Клапейрона:
p0V0 = m/M * RT0
pV = m/M * RT
m/M * R = m/M * R - т.к. R является универсальной постоянной (Na * k = R), то она тоже не изменяется =>
Мощность P = 6 Вт, площадь пластины S = 10 см², коэффициент отражения R = 0.6
Пусть за время Δt на пластину упали N фотонов, общая энергия всех фотонов E = P Δt, энергия каждого фотона (в предположении, что свет монохроматический) e = E/N = P Δt/N. Импульс каждого налетающего фотона равен п = e/c. Посчитаем, какой импульс налетающие фотоны передали пластине. - Отражённые фотоны (их было RN) передают пластине импульс Δп = 2п - Поглощённые фотоны (их было (1-R)N) передают платине импульс Δп = п Суммарно за время Δt пластине будет передан импульс ΔП = RN * 2п + (1-R)N * п = пN * (2R + 1 - R) = (1 + R) пN = (1 + R) (P/c) Δt
Сила F, действующая на пластину, по второму закону Ньютона F = ΔП / Δt = (1 + R) * P/c
Давление - сила, отнесённая к площади: p = F/S = (1 + R) * P / cS = 1.6 * 6 / (3*10^8 * 10*10^-4) = 3.2*10^-5 Па = 32 мкПа
Дано уже есть, поэтому переведу в СИ единицы:
10 кПа = 10³ Па
0,10 м³ = 0,1 м³ = 10^(-1) м³
0,05 МПа = 5*10⁴ Па
t0 = T1 = 273 + 30 = 303 K = 3,03*10² К
40 л = 40/1000 = 0,04 м³ = 4*10^(-2) м³
Получается, есть два состояния газа, масса и молярная масса которого в обоих остаётся неизменной. Значит, приравняем ту часть уравнения Менделеева-Клапейрона, которая остаётся неизменной. Тогда это будет уже уравнение Клапейрона:
p0V0 = m/M * RT0
pV = m/M * RT
m/M * R = m/M * R - т.к. R является универсальной постоянной (Na * k = R), то она тоже не изменяется =>
p0V0/T0 = pV/T
Выражаем неизвестное и решаем:
Т = pV : p0V0/T0 = pVT0/p0V0 = (5*10⁴ * 4*10^(-2) * 3,03*10²) / (10³ * 10^(-1)) = (20*3,03*10⁴) / 10² = 20*3,03*10² = 6060 K = 6060 - 273 = 5787 ⁰C
Газ сначала охлаждали, он расширялся. Потом его сжали, в следствие чего температура повысилась.
ответ: 6060 К или 5787 ⁰С.
Пусть за время Δt на пластину упали N фотонов, общая энергия всех фотонов E = P Δt, энергия каждого фотона (в предположении, что свет монохроматический) e = E/N = P Δt/N. Импульс каждого налетающего фотона равен п = e/c. Посчитаем, какой импульс налетающие фотоны передали пластине.
- Отражённые фотоны (их было RN) передают пластине импульс Δп = 2п
- Поглощённые фотоны (их было (1-R)N) передают платине импульс Δп = п
Суммарно за время Δt пластине будет передан импульс ΔП = RN * 2п + (1-R)N * п = пN * (2R + 1 - R) = (1 + R) пN = (1 + R) (P/c) Δt
Сила F, действующая на пластину, по второму закону Ньютона
F = ΔП / Δt = (1 + R) * P/c
Давление - сила, отнесённая к площади:
p = F/S = (1 + R) * P / cS = 1.6 * 6 / (3*10^8 * 10*10^-4) = 3.2*10^-5 Па = 32 мкПа
ответ. p = 32 мкПа