Задание 25 ЕГЭ по физике · 002D3A
Нагревание воды фотонами
Электромагнитное излучение с длиной волны 3,3 ⋅ 10 – 7 м используется для нагревания воды. Какую массу воды можно нагреть за 70 с на 10 °С, если источник излучает 1020 фотонов за 1 с? Считать, что излучение полностью поглощается водой, а теплопотерь в окружающую среду нет.
Развёрнутый ответ: проверяется по критериям ФИПИ.
Решение
За время t источник излучает количество фотонов N=nt.
N=1020⋅70=7,0⋅1021
Энергия одного фотона равна энергии кванта электромагнитного излучения.
Eф=hcλ
Полная энергия излучения, поглощённая водой, равна сумме энергий всех фотонов.
Q=NEф=nthcλ
Используем формулу количества теплоты для нагревания воды и приравниваем её к энергии излучения.
mcвΔT=nthcλ
Выразим массу воды и подставим значения h=6,6⋅10−34 Дж⋅с, c=3⋅108 м/с, cв=4200 Дж/(кг⋅°C).
m=nthcλcвΔT=1020⋅70⋅6,6⋅10−34⋅3⋅1083,3⋅10−7⋅4200⋅10≈1,0 кг
N=1020⋅70=7,0⋅1021
Энергия одного фотона равна энергии кванта электромагнитного излучения.
Eф=hcλ
Полная энергия излучения, поглощённая водой, равна сумме энергий всех фотонов.
Q=NEф=nthcλ
Используем формулу количества теплоты для нагревания воды и приравниваем её к энергии излучения.
mcвΔT=nthcλ
Выразим массу воды и подставим значения h=6,6⋅10−34 Дж⋅с, c=3⋅108 м/с, cв=4200 Дж/(кг⋅°C).
m=nthcλcвΔT=1020⋅70⋅6,6⋅10−34⋅3⋅1083,3⋅10−7⋅4200⋅10≈1,0 кг
Пример ответа
Масса воды, которую можно нагреть, равна примерно 1,0 кг.
Источник: Открытый банк ФИПИ 002D3A
Похожие задания
25Плоская монохроматическая световая волна с длиной волны 400 нм падает по нормали на дифракционную решётку.…Период дифракционной решётки · 01C99325Ион с зарядом q=3,2⋅10^(−19) Кл и массой m=1,5⋅10^(−25) кг проходит ускоряющую разность потенциалов U=2 кВ и…Радиус движения иона · 030E6825В электрической цепи, схема которой показана на рисунке, R1=R, R2=2R, r=0,5R. Когда ключ К разомкнут, на…Мощность в разветвлённой цепи · 05618D25Сила тока в идеальном колебательном контуре меняется со временем так, как показано на рисунке. Определите…Заряд конденсатора в контуре · 07189425На рисунке показана схема электрической цепи, состоящей из источника тока с ЭДС ℰ=12 В и внутренним…Теплота при разряде конденсатора · 0B939C25Частота световой волны, соответствующая «красной границе» фотоэффекта для калия, ν1 =5,33⋅ 10 ^( 14 ) Гц.…Красная граница фотоэффекта · 0BACBC
Нужен репетитор по физике?
Посмотрите репетиторов, которые ведут занятия в Precettore, или оставьте заявку — подберём сами.
Готовьтесь к ЕГЭ по физике в Precettore
Варианты с автопроверкой, домашние задания от репетитора, онлайн-доска и разбор ошибок — в одном кабинете. Регистрация бесплатная.