Лед массой 200 г при температуре 0 °С облучают лазером с длиной излучаемой волны 600 нм в течение 1 ч. До какой температуры нагреется вода, образовавшаяся при плавлении льда, если лазер излучает 1020 фотонов за 1 c, и все они поглощаются водой?
💡 Пошаговый разбор и решение:
Энергия одного фотона равна $E_1= \frac{hc}{\lambda}$ Тогда за 1 час лазер излучает энергию, равную $E=E_1N\tau$
Эта энергия идет на плавление льда и нагревание образовавшейся воды. Значит, потребуется количество теплоты
$Q=Q_1 + Q_2$
$Q_1=m\lambda_п;Q_2=mc ( t_2 - t_1 )$
Так как вся энергия лазера поглощается водой, то $Q=E$ откуда получаем:
$m\lambda_п + cmt_2 - cmt_1= $\frac{hc}{\lambda}$ N\tau$
Тогда конечная температура воды равна
$t_2= \frac{$\frac{hc}{\lambda}$ N\tau + m ( ct_1 - \lambda_п ) ,}{cm} = \frac{$\frac{6,6 \cdot 10 в степени ( - 34 ) \cdot 3 \cdot 10 в степени 8}{6 \cdot 10 в степени ( - 7 )}$ - 0,2 \cdot 3,3 \cdot 10 в степени 5 ,}{4200 \cdot 0,2} \approx 63 ^{\circ}С$
Ответ: 63 °C.
Эта энергия идет на плавление льда и нагревание образовавшейся воды. Значит, потребуется количество теплоты
$Q=Q_1 + Q_2$
$Q_1=m\lambda_п;Q_2=mc ( t_2 - t_1 )$
Так как вся энергия лазера поглощается водой, то $Q=E$ откуда получаем:
$m\lambda_п + cmt_2 - cmt_1= $\frac{hc}{\lambda}$ N\tau$
Тогда конечная температура воды равна
$t_2= \frac{$\frac{hc}{\lambda}$ N\tau + m ( ct_1 - \lambda_п ) ,}{cm} = \frac{$\frac{6,6 \cdot 10 в степени ( - 34 ) \cdot 3 \cdot 10 в степени 8}{6 \cdot 10 в степени ( - 7 )}$ - 0,2 \cdot 3,3 \cdot 10 в степени 5 ,}{4200 \cdot 0,2} \approx 63 ^{\circ}С$
Ответ: 63 °C.
Правильный ответ:
63 °C
📚 Похожие разобранные задания по предмету:
ID 104822 • Задание №9
Могут ли линзы давать действительное изображение предметов?
1) могут только собирающие линзы
2) могут тольк...
ID 109047 • Задание №28
Мимо остановки по прямой улице проезжает грузовик со скоростью 10 м/с. Через 5 с от остановки вдогонку грузови...
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;
II) описаны все вновь вводимые в решении буквенные обозначения физических величин (за исключением обозначений констант, указанных в варианте КИМ, обозначений, используемых в условии задачи, и стандартных обозначений величин, используемых при написании физических законов);
III) представлены необходимые математические преобразования и расчёты, 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 все необходимые положения теории, физические законы, закономерности, и проведены необходимые преобразования, но имеется один или несколько из следующих недостатков.
Записи, соответствующие пункту II, представлены не в полном объёме или отсутствуют.
И (ИЛИ)
В решении имеются лишние записи, не входящие в решение (возможно, неверные), которые не отделены от решения и не зачёркнуты.
И (ИЛИ)
В необходимых математических преобразованиях или вычислениях допущены ошибки, и (или) в математических преобразованиях/вычислениях пропущены логически важные шаги.
И (ИЛИ)
Отсутствует пункт IV, или в нём допущена ошибка (в том числе в записи единиц измерения величины) | 2
Представлены записи, соответствующие одному из следующих случаев.
Представлены только положения и формулы, выражающие физические законы, применение которых необходимо и достаточно для решения данной задачи, без каких-либо преобразований с их использованием, направленных на решение задачи.
ИЛИ
В решении отсутствует ОДНА из исходных формул, необходимая для решения данной 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 данной 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;
II) описаны все вновь вводимые в решении буквенные обозначения физических величин (за исключением обозначений констант, указанных в варианте КИМ, обозначений, используемых в условии задачи, и стандартных обозначений величин, используемых при написании физических законов);
III) представлены необходимые математические преобразования и расчёты, 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 все необходимые положения теории, физические законы, закономерности, и проведены необходимые преобразования, но имеется один или несколько из следующих недостатков.
Записи, соответствующие пункту II, представлены не в полном объёме или отсутствуют.
И (ИЛИ)
В решении имеются лишние записи, не входящие в решение (возможно, неверные), которые не отделены от решения и не зачёркнуты.
И (ИЛИ)
В необходимых математических преобразованиях или вычислениях допущены ошибки, и (или) в математических преобразованиях/вычислениях пропущены логически важные шаги.
И (ИЛИ)
Отсутствует пункт IV, или в нём допущена ошибка (в том числе в записи единиц измерения величины) | 2
Представлены записи, соответствующие одному из следующих случаев.
Представлены только положения и формулы, выражающие физические законы, применение которых необходимо и достаточно для решения данной задачи, без каких-либо преобразований с их использованием, направленных на решение задачи.
ИЛИ
В решении отсутствует ОДНА из исходных формул, необходимая для решения данной 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 данной 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...