Giao diện mới của VnDoc Pro: Dễ sử dụng hơn - chỉ tập trung vào lớp bạn quan tâm. Vui lòng chọn lớp mà bạn quan tâm: Lưu và trải nghiệm

Đóng

Điểm danh hàng ngày

Hôm nay +3
Ngày 2 +3
Ngày 3 +3
Ngày 4 +3
Ngày 5 +3
Ngày 6 +3
Ngày 7 +5

Bạn đã điểm danh Hôm nay và nhận 3 điểm! Đăng nhập ngay để nhận điểm

Nhắn tin Zalo VNDOC để nhận tư vấn mua gói Thành viên hoặc tải tài liệu Hotline hỗ trợ: 0936 120 169

VnDoc.com

Bài tập về năng suất bức xạ, tìm nhiệt độ của vật đen tuyệt đối

Ôn thi THPT Quốc gia môn Vật lý

Bài trước

Tải về

Bài sau

Lớp: Lớp 12

Môn: Vật Lý

Dạng tài liệu: Lý thuyết

Loại File: Word

Phân loại: Tài liệu Tính phí

Cách giải bài tập bức xạ nhiệt vật lý 12 chi tiết

Năng suất bức xạ và nhiệt độ của vật đen tuyệt đối là một trong những chuyên đề quan trọng trong chương trình Vật lý 12, thường xuyên xuất hiện trong đề thi THPT Quốc gia. Việc nắm vững dạng bài tập này giúp học sinh dễ dàng ghi điểm ở các câu hỏi vận dụng.

A. Cách tính năng lượng bức xạ, tìm nhiệt độ của vật đen tuyệt đối

Ví dụ 1: Hãy xác định nhiệt độ của 1 cái lò được coi như vật đen tuyệt đối nếu từ một lỗ trong lò có kích thước 2x3(cm²) phát ra mỗi giây một năng lượng là 8,28 calo.

Hướng dẫn giải

Ta có: S = 6cm²

Do coi lò như một vật đen tuyệt đối nên ta sẽ sử dụng công thức năng suất phát xạ toàn phần cho vật cho vật đen tuyệt đối.

Chú ý mối liên hệ giữa năng suất phát xạ và công suất phát xạ của một vật đen: P = R.S.

Ngoài ra cũng cần quy đổi đơn vị cal về đơn vị J: 1cal = 4.187J = 4,187W

Từ đó P= R.S = $\sigma.T^{4.}.S$

Thay vào tính được T = 1000K

Ví dụ 2. Tìm công suất bức xạ của một cửa sổ lò nung, cho biết nhiệt độ của lò bằng t = 727⁰C, diện tích của sổ bằng 250cm². Coi lò là vật đen tuyệt đối.

Hướng dẫn giải

Theo định luật stefan – Boltzmann:

R_T = σT⁴ trong đó T = t + 727 = 1000K

Công suất bức xạ của cửa sổ lò nung:

P = R_T. S = 5,67.10^-8.1000⁴.250.10^-4 = 1417,5(W)

Ví dụ 3: Khi nghiên cứu quang phổ phát xạ của mặt trời, người ta nhận thấy bức xạ mang năng lượng cực đại có bước sóng λ_m = 0,48μm. Coi mặt trời là vật đen lí tưởng. Tìm:

a. Công suất phát xạ toàn phần của mặt trời

b. Mật độ năng lượng nhận được trên mặt trái đất

Biết bán kính mặt trời là 6,4.10⁵km và từ mặt trời đến trái đất là d = 1,5.10⁸km

Hướng dẫn giải

a) Ta có: P = R_T.S

Theo định luật Stefan – Boltzmann:

R_T = σT⁴, S là diện tích mặt trời nên S = 4πR²

$\lambda_{\max} = \ b/T$ . Thay số liệu vào ta được:

P = R_T.S = $4\pi\sigma\left( \frac{b}{\ \lambda_{\max}} \right)^{4}.R^{2} = 4.10^{25}(W)$

b) Mật độ năng lượng nhận được trên trái đất

$w = \frac{P}{{4\pi {d^2}}} = 1,{37.10^{ - 3}}(W/{m^2})$

Ví dụ 4: Nhiệt độ của một vật đen tuyệt đối tăng từ 1000K lên 3000K. Hỏi

a. Năng suất phát xạ của nó tăng lên bao nhiêu lần?

b. Bước sóng ứng với năng suất phát xạ cực đại thay đổi bao nhiêu lần?

Hướng dẫn giải

a) Ta có: P = R_T. S = σT⁴.S

Do đó lập tỉ số ứng với hai trường hợp nhiệt độ ta có:

$\frac{P_{2}}{P_{1}} = \left( \frac{T_{2}}{T_{1}} \right)^{4} = 3^{4} = 81$ lần

b) Áp dụng công thức $\lambda_{\max} = \ b/T$ .

Ta suy ra $\ \frac{\lambda_{max2}}{\lambda_{max1}} = \frac{T_{2}}{T_{1}} = 3$ (lần)

B. Bài tập vận dụng tính năng suất bức xạ có đáp án

Bài 1: Tìm giá trị W₀ của hằng số Mặt Trời, tức là tìm lượng quang năng mỗi phút Mặt Trời gửi đến diện tích 1m² vuông góc với tia nắng và ở cách Mặt Trời một khoảng bằng khoảng cách từ Mặt Trời đến Trái Đất. Biết nhiệt độ của vỏ Mặt Trời là 5800K. Coi bức xạ của Mặt Trời như bức xạ của vật đen tuyệt đối. Bán kính Mặt Trời r = 6,95.10⁸m, khoảng cách từ Mặt Trời đến Trái Đất R = 1,5.10¹¹m?

Bài 2: Bước sóng ứng với năng lượng bức xạ cực đại sẽ nằm trong vùng quang phổ nào nếu nguồn sáng là:

a. Dây tóc bóng đèn T = 3000K

b. Mặt trời: T = 6000K

c. Bom nguyên tử khi nổ T = 10⁷K

Coi bức xạ của những vật trên như vật đen tuyệt đối.

Bài 3. Tính năng lượng bức xạ trong một ngày đêm từ một ngôi nhà gạch trát vữa, có diện tích mặt ngoài tổng cộng là 1000m², biết nhiệt độ bức xạ là 270^o C và hệ số hấp thụ khi đó bằng 0,8.

Bài 4: Dây tóc vonfram của bóng đèn điện có đường kính 0,3mm và có độ dài 5cm. Khi mắc đèn vào mạch điện 127V thì dòng điện chạy qua đèn là 0,31A. Tìm nhiệt độ của đèn, giả sử rằng ở trạng thái cân bằng, tất cả nhiệt do đèn phát ra đều ở dạng bức xạ. Tỉ số giữa các năng suất phát xạ toàn phần của dây tóc vonfram và của vật đen tuyệt đối bằng 0,31.

Bài 5. Một lò luyện kim, có cửa sổ quan sát kích thước 8cmx15cm, phát xạ với công suất 9798W.

a) Tìm nhiệt độ của lò, cho biết tỉ số giữa năng suất phát xạ toàn phần của lò với năng suất phát xạ toàn phần cùa vật đen tuyệt đối ở nhiệt độ đó là 0,9.

b) Xác định bước sóng ứng với năng suất phát xạ cực đại của lò. Bước sóng đó thuộc vào vùng nào của quang phổ ?

Bài 6. Vật xám là vật có năng suất hấp thụ đơn sắc là một hằng số, không phụ thuộc bước sóng ánh sáng, nhưng nhỏ hơn 1 ( $a_{\lambda}$ = hằng số < 1). Một vật xám có nhiệt độ 1000 K, có điện tích $1.10^{- 2}{\ m}^{2}$ . Trong mỗi phút tỏa ra một năng lượng là 13,2 kJ. Hãy xác định năng suất hấp thụ đơn sắc của vật đó.

🔍 Để thuận tiện cho việc học tập và lưu trữ, mời bạn tải tài liệu tham khảo bên dưới.

-------------------------------------------------

Nắm chắc phương pháp giải bài tập năng suất bức xạ và nhiệt độ vật đen tuyệt đối sẽ giúp bạn tự tin chinh phục các câu hỏi khó trong đề thi THPT Quốc gia môn Vật lý. Hãy luyện tập thường xuyên để đạt kết quả cao nhất.

Tải về

Chọn file muốn tải về: