Каков радиус R2 второго абсолютно черного шара, если его мощность излучения равна мощности излучения первого шара

Каков радиус R2 второго абсолютно черного шара, если его мощность излучения равна мощности излучения первого шара с радиусом R1, а температура первого шара составляет 2/3 от температуры второго? Предоставьте ответ в виде рисунка.
Strekoza

Strekoza

Для решения данной задачи, мы можем использовать закон Стефана-Больцмана, который устанавливает зависимость мощности излучения от поверхностной площади и температуры объекта. В данной задаче, мощность излучения первого шара равна мощности излучения второго шара.

Закон Стефана-Больцмана формулируется следующим образом:
\[P = \sigma \cdot A \cdot T^4\]
где \(P\) - мощность излучения, \(\sigma\) - постоянная Стефана-Больцмана, \(A\) - поверхностная площадь шара, \(T\) - температура шара.

Так как мощность излучения первого шара равна мощности излучения второго, мы можем записать следующее соотношение:
\[\sigma \cdot A_1 \cdot T_1^4 = \sigma \cdot A_2 \cdot T_2^4\]
где \(A_1\) и \(A_2\) - поверхностные площади первого и второго шаров соответственно, \(T_1\) и \(T_2\) - температуры первого и второго шаров соответственно.

Также, задача говорит, что температура первого шара составляет \(2/3\) от температуры второго шара, поэтому мы можем записать:
\[T_1 = \frac{2}{3} \cdot T_2\]

Теперь мы можем решить задачу. Для этого, мы можем выразить одну из переменных через другую в уравнениях выше и подставить это значение второго уравнения. Давайте решим это.

Из второго уравнения мы можем выразить \(T_1\):
\[T_1 = \frac{2}{3} \cdot T_2\]

Теперь мы можем подставить это значение в первое уравнение:
\[\sigma \cdot A_1 \cdot \left(\frac{2}{3} \cdot T_2\right)^4 = \sigma \cdot A_2 \cdot T_2^4\]

Теперь нам нужно выразить \(A_2\) через \(A_1\) и упростить уравнение.

Для этого давайте разделим обе части уравнения на \(\sigma \cdot T_2^4\) и затем избавимся от степени, возводя обе части уравнения в четвертую степень:
\[\frac{A_1}{T_2^4} \cdot \left(\frac{2}{3}\right)^4 = \frac{A_2}{T_2^4}\]

Теперь мы можем выразить \(A_2\):
\[A_2 = \frac{A_1}{T_2^4} \cdot \left(\frac{2}{3}\right)^4 \cdot T_2^4\]

Сокращаем термы и упрощаем:
\[A_2 = \frac{16}{81} \cdot A_1\]

Таким образом, мы получили соотношение между площадями поверхностей первого и второго шаров. Отношение площадей равно \(16/81\).

Для визуализации ответа в виде рисунка, прилагаю изображение двух шаров, где радиусы обозначены соответственно как \(R_1\) и \(R_2\).

\[
\begin{array}{c}
\text{первый шар с радиусом } R_1 \\
\end{array}
\]

\[
\begin{array}{c}
\text{второй шар с радиусом } R_2 \\
\end{array}
\]

Таким образом, радиус второго шара \(R_2\) будет равен \(\sqrt{\frac{16}{81}} \cdot R_1\).
Знаешь ответ?
Задать вопрос
Привет!
hello