Наше Солнце теряет за счет излучения света массу, примерно равную 1, 39 $ \cdot $ 105 миллиардов тонн в год. Найдите солнечную постоянную для Венеры, то есть среднюю энергию, попадающую за 1 секунду на 1м2 поверхности, перпендикулярной направлению солнечных лучей, около Венеры вне ее атмосферы. Известно, что средний радиус орбиты Венеры составляет 0,72 от среднего радиуса орбиты Земли, который примерно равен 150 миллионам километров. Ответ выразите в кВт/м2.
💡 Пошаговый разбор и решение:
Энергия, излучаемая Солнцем во все стороны за год, согласно формуле Эйнштейна для связи массы и энергии равна $E=mc ^2$ (здесь m — потери массы за год, $c=3 \cdot 10 в степени 8 м/с$ — скорость света в вакууме). За секунду Солнце излучает энергию $\frac{E}{T} =1,39 \cdot 10 в степени ( 17 ) \cdot 9 \cdot 10 в степени ( 16 ) : ( 86400 \cdot 365 ) Дж/с \approx 3,967 \cdot 10 в степени ( 26 ) Вт$ (здесь T — длительность земного года в секундах). Эта энергия распределяется по сфере площадью $4 \pi ( R_в ) ^2 =4 \pi ( 0,72R_з ) ^2 \approx 1,465 \cdot 10 в степени ( 23 ) м ^2$ (здесь $R_в$ и $R_з$ — радиусы орбит Венеры и Земли).
Таким образом, солнечная постоянная, то есть энергия, попадающая за 1 секунду на 1 м2 поверхности, перпендикулярной направлению солнечных лучей, около Венеры вне ее атмосферы равна $C= $\frac{mc ^2}{T \cdot 4 \pi R_в ^2}$ \approx $\frac{3,967 \cdot 10 в степени ( 26 )}{1,465 \cdot 10 в степени ( 23 )}$ $\frac{Дж}{с \cdot м ^2}$ \approx 2,708 \cdot 10 ^3 Вт/м ^2 \approx 2,7 кВт/м ^2$
Ответ: $C\approx 2,7 кВт/м ^2$
Таким образом, солнечная постоянная, то есть энергия, попадающая за 1 секунду на 1 м2 поверхности, перпендикулярной направлению солнечных лучей, около Венеры вне ее атмосферы равна $C= $\frac{mc ^2}{T \cdot 4 \pi R_в ^2}$ \approx $\frac{3,967 \cdot 10 в степени ( 26 )}{1,465 \cdot 10 в степени ( 23 )}$ $\frac{Дж}{с \cdot м ^2}$ \approx 2,708 \cdot 10 ^3 Вт/м ^2 \approx 2,7 кВт/м ^2$
Ответ: $C\approx 2,7 кВт/м ^2$
Правильный ответ:
$C\approx 2,7 кВт/м в квадрате$
📚 Похожие разобранные задания по предмету:
ID 167893 • Задание №18
Прибор, изображенный на рисунке в тексте, освободили от воды и перевернули так, что трубочки оказались направл...
ID 104752 • Задание №9
По участку цепи с сопротивлением R течет переменный ток. Как изменится мощность переменного тока на этом участ...
Официальные критерии проверки ФИПИ:
Критерии проверки:
Критерии оценивания выполнения задания | Баллы
Приведено полное решение, включающее следующие элементы:
I) записаны положения теории и физические законы, закономерности, применение которых необходимо для решения задачи выбранным способом (в данном случае - формула Эйнштейна для связи массы и энергии);
II) описаны все вводимые в решении буквенные обозначения физических величин (за исключением, возможно, обозначений констант, указанных в варианте КИМ, и обозначений, используемых в условии задачи);
III) проведены необходимые математические преобразования (допускается вербальное указание на их проведение) и расчеты, приводящие к правильному числовому ответу (допускается решение «по частям» с промежуточными вычислениями);
IV) представлен правильный ответ с указанием единиц измерения искомой величины. | 3
Правильно записаны необходимые положения теории и физические законы, закономерности, проведены необходимые преобразования, и представлен правильный ответ с указанием единиц измерения искомой величины. Но имеется один из следующих недостатков.
Записи, соответствующие одному или обоим пунктам: II и III, - представлены не в полном объеме или отсутствуют.
ИЛИ
При ПОЛНОМ правильном решении лишние записи, не входящие в решение (возможно, неверные), не отделены от решения (не зачеркнуты, не заключены в скобки, рамку и т. п.).
ИЛИ
При ПОЛНОМ решении в необходимых математических преобразованиях или вычислениях допущены ошибки, и (или) преобразования/вычисления не доведены до конца.
ИЛИ
При ПОЛНОМ решении отсутствует пункт IV, или в нем допущена ошибка. | 2
Представлены записи, соответствующие одному из следующих случаев. Представлены только положения и формулы, выражающие физические законы, применение которых необходимо для решения задачи, без каких-либо преобразований с их использованием, направленных на решение задачи, и ответа.
ИЛИ
В решении отсутствует ОДНА из исходных формул, необходимая для решения задачи (или утверждение, лежащее в основе решения), но присутствуют логически верные преобразования с имеющимися формулами, направленные на решение задачи.
ИЛИ
В ОДНОЙ из исходных формул, необходимых для решения задачи (или в утверждении, лежащем в основе решения), допущена ошибка, но присутствуют логически верные преобразования с имеющимися формулами, направленные на решение задачи. | 1
Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным критериям выставления оценок в 1, 2, 3 балла. | 0
Максимальный балл | 3
Критерии оценивания выполнения задания | Баллы
Приведено полное решение, включающее следующие элементы:
I) записаны положения теории и физические законы, закономерности, применение которых необходимо для решения задачи выбранным способом (в данном случае - формула Эйнштейна для связи массы и энергии);
II) описаны все вводимые в решении буквенные обозначения физических величин (за исключением, возможно, обозначений констант, указанных в варианте КИМ, и обозначений, используемых в условии задачи);
III) проведены необходимые математические преобразования (допускается вербальное указание на их проведение) и расчеты, приводящие к правильному числовому ответу (допускается решение «по частям» с промежуточными вычислениями);
IV) представлен правильный ответ с указанием единиц измерения искомой величины. | 3
Правильно записаны необходимые положения теории и физические законы, закономерности, проведены необходимые преобразования, и представлен правильный ответ с указанием единиц измерения искомой величины. Но имеется один из следующих недостатков.
Записи, соответствующие одному или обоим пунктам: II и III, - представлены не в полном объеме или отсутствуют.
ИЛИ
При ПОЛНОМ правильном решении лишние записи, не входящие в решение (возможно, неверные), не отделены от решения (не зачеркнуты, не заключены в скобки, рамку и т. п.).
ИЛИ
При ПОЛНОМ решении в необходимых математических преобразованиях или вычислениях допущены ошибки, и (или) преобразования/вычисления не доведены до конца.
ИЛИ
При ПОЛНОМ решении отсутствует пункт IV, или в нем допущена ошибка. | 2
Представлены записи, соответствующие одному из следующих случаев. Представлены только положения и формулы, выражающие физические законы, применение которых необходимо для решения задачи, без каких-либо преобразований с их использованием, направленных на решение задачи, и ответа.
ИЛИ
В решении отсутствует ОДНА из исходных формул, необходимая для решения задачи (или утверждение, лежащее в основе решения), но присутствуют логически верные преобразования с имеющимися формулами, направленные на решение задачи.
ИЛИ
В ОДНОЙ из исходных формул, необходимых для решения задачи (или в утверждении, лежащем в основе решения), допущена ошибка, но присутствуют логически верные преобразования с имеющимися формулами, направленные на решение задачи. | 1
Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным критериям выставления оценок в 1, 2, 3 балла. | 0
Максимальный балл | 3
🔗 Другие задания линии №25 по предмету Физика:
ID 108349
[рис.] Горизонтальный проводник длиной 1 м движется равноускоренно в вертикальном однородном ма...
ID 108350
В однородном магнитном поле, индукция которого $1,67 умножить на 10 в степени левая круглая ско...
ID 108351
Ядро изотопа водорода $_1 в квадрате H$ — дейтерия — движется в однородном магнитном поле с ...
ID 108352
Электрон влетает в однородное магнитное поле с индукцией $4 умножить на 10 в степени левая круг...
ID 108353
[рис.] В однородном магнитном поле с индукцией $\vecB$ направленной вертикально вниз, равномерн...