Сабақ 7 (2 сағат) Мақсаты: Виннің ығысу заңын және Планк формуласын қолданып есептер шығару

Жоспар:

1. 
   Виннің ығысу заңы.
   
2. 
   Планк формуласы.
   

1. 
   Виннің ығысу заңы (абсолют қара дененің спектріндегі А т толқын үзындығына келетін энергиялық жарықтық тығыздығының спектрлік максимумы абсолют температураға кері пропорционал):
   

мұндағы - Вин тұрақтысы.

2. 
   Абсолют қара дененің жылулық сәуле шығару энергиясының тығыздығының бірқалыптылығы мен шығарғыштық қабілеті жөніндегі
   

б) Планк өрнектері:

мұндағы - Больцман тұрақтысы.

3. 
   Абсолют қара дененің максимал жылу шығарғыштық қабілеті:
   

мұндағы .

1. 
   ашық саңылауы бар муфельдік пешінің ішкі бетінің температурасы 1,5 кК. Егер пеш тұтынатын қуат 1,5 кВт болса, пештің тесігі қара дене сияқты сәуле шығарады деп есептеп, қуаттың қандай бөлігі қабырғалармен шашыратылатынын анықтаңыз.
   
2. 
   Егер энергетикалық жарықтылықтың спектрлік тығыздығының ең үлкен мәніне сәйкес келетін толқын ұзындығы - ден - ге ығысатын болса, қара дененің сәулелену қуаты қалай және қанша есе өзгеретінін анықтаңыз.
   
3. 
   Қара дененің температурасы . Дене салқындаған кезде энергетикалық жарықтылықтың максималды спектрлік тығыздығына сәйкес келетін толқын ұзындығы Δλ = 8 мкм-ге өзгерді. Салқындаған кезіндегі дененің температурасын анықтаңыз.
   
4. 
    Қара денені - нен -ге дейін қыздырған. Анықтаңыздар: 1) оның энергетикалық жарықтығы қанша есе артты; 2) энергетикалық жарықтылықтың максималды спектрлік тығыздығына сәйкес толқын ұзындығы қалай өзгерді.
   
5. 
   термодинамикалық температурадан температурасына ауысқан кезде қара дененің энергетикалық жарықтықтың спектрлік тығыздығының графигімен шектелген аудан 5 есе артты. Қара дененің энергетикалық жарықтығының максималды спектрлік тығыздығына сәйкес келетін толқын ұзындығы қалай өзгеретінін анықтаңыз.
   
6. 
   Қара денені қыздырғанда энергетикалық жарықтылықтың спектрлік тығыздығының максималды мәніне сәйкес келетін толқын ұзындығы - ден - ге ығысқан. 1) дененің энергетикалық жарықтығы; 2) дененің энергетикалық жарықтығының максималды спектрлік тығыздығы қанша есе артатынын анықтаңыздар. Қара дененің энергия жарықтылығының максималды спектрлік тығыздығы заңға сәйкес артады, мұндағы .
   
7. 
   Қандай толқын ұзындығы энергия жарықтылығының максималды спектрлік тығыздығына сәйкес келетінін анықтаңыз.
   
8. 
   Күнді қара дене деп алып және оның энергетикалық жарықтылығының максималды спектрлік тығыздығына сәйкес келетіндігін толқын ұзындығы 500 нм ескеріп, мыналарды анықтаңыз: 1) күн бетінің температурасын; 2) электромагниттік толқын түрінде 10 мин уақытта Күннің шығаратын энергиясын; 3) осы уақыт ішінде сәулелену есебінен Күннің жоғалтқан массасын.
   
9. 
   Қоршаған ортаның температурасы кезінде жұтылғаннан 10 есе көп энергияны шығаратын дене температурасын анықтаңыз.  
   
10. 
    Жылу шығыны тек сәулеленумен байланысты деп есептей отырып, қоршаған ортаның температурасы кезінде оның температурасын t = 17 °C-қа тең ұстап тұру үшін диаметрі d = 2 см болатын мыс шарға қандай қуат беру керектігін анықтаңыз. Мыстың жұту қабілетін деп қабылдаңыздар.
    
11. 
    Планк формуласын қолдана отырып, егер қара дененің температурусы 2500 К болса, энергетикалық жарықтылықтың спектрлік тығыздығының максимумына жуық толқын ұзындығының Δλ = 5 нм тар аралығына келетін, қара дененің бірлік бетінің сәулелену ағынының спектрлік тығыздығын анықтаңыздар.