За какое время вода нагреется до температуры t = 10 кельвинов, если ее масса составляет 0,8 г и она поглощает 1*10^18

За какое время вода нагреется до температуры t = 10 кельвинов, если ее масса составляет 0,8 г и она поглощает 1*10^18 фотонов монохроматическим светом с длиной волны 500 нанометров каждую секунду? Учитывайте, что потери энергии можно пренебречь. Удельная теплоемкость воды равна 4,2 килоджоуля на килограмм на градус Цельсия. Дополнительная информация: постоянная Планка h = 6,63*10^-34 дж*с, скорость света в вакууме c = 3,0*10^8 м/с, и элементарный заряд e = 1,6*10^-19.
Мишка

Мишка

Для решения этой задачи нам потребуется использовать формулу для вычисления количества поглощенной энергии при поглощении света веществом:

\[E = N \cdot hn\]

где \(E\) - энергия, \(N\) - количество поглощенных фотонов, \(h\) - постоянная Планка, \(n\) - частота света.

Первым шагом найдем энергию, поглощенную веществом. Количество поглощенной энергии равно произведению количества поглощенных фотонов и энергии одного фотона:

\[E = N \cdot hn\]

Подставим известные значения:

\[E = (1 \cdot 10^{18}) \cdot (6,63 \cdot 10^{-34}) \cdot (3 \cdot 10^8) \cdot (500 \cdot 10^{-9})\]

\[E = 9,945 \cdot 10^{-6} \, Дж\]

Далее мы можем использовать формулу для вычисления количества тепла, необходимого для нагрева воды:

\[Q = mc \Delta T\]

где \(Q\) - теплота, \(m\) - масса воды, \(c\) - удельная теплоемкость воды, \(\Delta T\) - изменение температуры.

Нам известны значения массы воды, удельной теплоемкости воды и необходимой изменения температуры (от начальной температуры до 10 Кельвинов). Мы ищем время (\(t\)), поэтому можем переписать формулу следующим образом:

\[Q = mct\]

В данной задаче потери энергии можно пренебречь, поэтому всю поглощенную энергию вода превратит в тепло.

Теперь, зная количество тепла, необходимое для нагрева воды, можно найти время, используя известные значения:

\[9,945 \cdot 10^{-6} = (0,8 \cdot 10^{-3}) \cdot (4,2 \cdot 10^3) \cdot t\]

Решая это уравнение получим:

\[t = \frac{9,945 \cdot 10^{-6}}{(0,8 \cdot 10^{-3}) \cdot (4,2 \cdot 10^3)} = 1,779 \, сек\]

Таким образом, вода нагреется до температуры 10 Кельвинов примерно за 1,779 секунды.
Знаешь ответ?
Задать вопрос
Привет!
hello