Несколько десятилетий назад лазерные спектрометры являлись составной частью межпланетных зондов, которые могли определить химический состав вещества спутников дистанционно. Сейчас портативные лазерные спектрометры начинают использоваться для контроля качества продуктов питания или медицинских лекарств. На чём основан принцип работы такого прибора, если известно, что он определяет химический состав вещества без физического контакта?

Показать ответ

Ответ:

Pwdrddiwkekfiwldkeie

20.09.2020 00:27

Дано:

m = 10 г = 10⁻² кг

T = 10 °С

Tк = 100 °С

t = 1 мин = 60 с

j = 3 A/см² = 3*10⁴ А/м²

η = 70%

ρ = 1,1 мкОм*м = 1,1*10⁻⁶ Ом*м²/м

с = 4200 Дж/(кг* °С) = 42*10² Дж/(кг* °С)

V - ?

Запишем формулу КПД нагревателя:

η = (Qп/Qз)*100

Полезное количество теплоты - это то её количество, которое затратили бы при идеальных условиях, т.е. при отсутствии тепловых потерь. Оно равно:

Qп = cmΔT = cm(Tк - T)

Затраченное количество теплоты будет равно работе электрического тока:

Qз = I²Rt

Силу тока выразим через плотность тока и площадь поперечного сечения проволоки нагревателя:

j = I/S => I = j*S

Сопротивление материала проволоки представим через удельное сопротивление материала, площадь поперечного сечения и длины проволоки:

R = ρ*L/S

Подставляем полученные выражения силы тока и сопротивления в формулу КПД:

η = (Qп/Qз)*100 = cm(Tк - T)*100 / (I²Rt) = cm(Tк - T)*100 / [(j*S)²*(ρ*L/S)*t] = cm(Tк - T)*100 / (j²*S*ρ*L*t)

В знаменателе содержится произведение S*L, что и будет являться искомой величиной - объёмом. Тогда:

S*L = V =>

=> η = cm(Tк - T)*100 / (j²*ρ*t*V) = [cm(Tк - T)*100 / (j²*ρ*t)] / V =>

=> V = [cm(Tк - T)*100 / (j²*ρ*t)] / η = cm(Tк - T)*100 / (j²*ρ*t*η)

Решаем:

V = cm(Tк - T)*100 / (j²*ρ*t*η) = 42*10²*10⁻²*(100 - 10)*100 / ((3*10⁴)²*1,1*10⁻⁶*60*70) = 42*10²*10⁻²*90*100 / (9*10⁸*1,1*10⁻⁶*6*7*100) = 42*10²*10⁻²*9*10*10² / (9*10⁸*1,1*10⁻⁶*42*10²) = 42*9*10³ / (9*42*1,1*10⁴) = 10³/(1,1*10⁴) = 10³/(11*10³) = 1/11 = 0,090909... = 0,09 м³

ответ: 0,09 м³.

0,0(0 оценок)

Ответ: