Вопрос:

1. Поток энергии, излучаемой из смотрового окошка плавильной печи, Ф = 34 Вт. Определить температуру печи, если площадь отверстия S = 6 см².

Ответ:

Решение:

Для решения этой задачи будем использовать закон Стефана-Больцмана, который описывает излучение энергии абсолютно чёрным телом:

\( \Phi = \sigma S T^4 \)

где:

  • \( \Phi \) — поток энергии (мощность излучения), Вт;
  • \( \sigma \) — постоянная Стефана-Больцмана, равная \( 5.67 \times 10^{-8} \) Вт/(м²·К⁴);
  • \( S \) — площадь излучающей поверхности, м²;
  • \( T \) — абсолютная температура излучающей поверхности, К.

Дано:

  • \( \Phi = 34 \) Вт
  • \( S = 6 \) см²
  • \( \sigma = 5.67 \times 10^{-8} \) Вт/(м²·К⁴)

Найти:

  • \( T \) — ?

Переведём площадь из см² в м²:

\( 1 \) м² = \( 10000 \) см², следовательно \( 1 \) см² = \( 10^{-4} \) м².

\( S = 6 \times 10^{-4} \) м².

Выразим температуру из формулы закона Стефана-Больцмана:

\( T^4 = \frac{\Phi}{\sigma S} \)

\( T = \sqrt[4]{\frac{\Phi}{\sigma S}} \)

Подставим значения и вычислим:

\[ T = \sqrt[4]{\frac{34 \text{ Вт}}{(5.67 \times 10^{-8} \text{ Вт/(м}^2\text{·К}^4\text{)}) \times (6 \times 10^{-4} \text{ м}^2)}} \]

\[ T = \sqrt[4]{\frac{34}{3.402 \times 10^{-11}}} \]

\[ T = \sqrt[4]{10.0 \times 10^{11}} \]

\[ T = \sqrt[4]{10^{12}} \]

\[ T = 10^{12/4} \]

\[ T = 10^3 \) К

Ответ: Температура печи составляет 1000 К.