Какое время потребуется для нагревания воды массой т = 0,80 г на ΔТ = 10 К при использовании монохроматического света

Барсик

13

Для решения этой задачи нам понадобится использовать формулу, связывающую теплоемкость, массу, изменение температуры и потребляемую энергию. Формула выглядит следующим образом:

\(Q = mc\Delta T\),

где \(Q\) - потребляемая энергия, \(m\) - масса вещества, \(c\) - удельная теплоемкость, \(\Delta T\) - изменение температуры.

Первым шагом, нам необходимо найти потребляемую энергию \(Q\). Поскольку каждую минуту вода абсорбирует по 1,0 х 10^19 фотонов, мы можем использовать это значение для расчета энергии. Один фотон имеет энергию \(E = hc/\lambda\), где \(h\) - постоянная Планка, \(c\) - скорость света, а \(\lambda\) - длина волны.

Теперь мы можем найти общую энергию, поглощенную водой за одну минуту:

\(E_{общ} = N_{фот} \cdot E\),

где \(E_{общ}\) - общая энергия, \(N_{фот}\) - количество фотонов, \(E\) - энергия одного фотона.

В данной задаче у нас уже указана масса воды \(m = 0,80\) г, а также изменение температуры \(\Delta T = 10\) K. Теперь осталось найти удельную теплоемкость воды \(c\) и подставить все значения в формулу.

\(c = 4,18\) Дж/(г·K) - это удельная теплоемкость воды.

Теперь рассчитаем общую энергию, поглощенную водой за одну минуту:

\(\Delta E_{общ} = N_{фот} \cdot E = 1,0 \times 10^{19} \text{ фотонов} \times (6,63 \times 10^{-34} \text{ Дж} \cdot \text{с}) \times (2,998 \times 10^8 \text{ м/с}) / (2,500 \times 10^{-9} \text{ м})\).

Подставим значения и рассчитаем:

\(\Delta E_{общ} = ...\) (пожалуйста, рассчитайте эту часть самостоятельно).

Обратите внимание, что общая энергия \(\Delta E_{общ}\) в джоулях представляет собой количество энергии, поглощенной водой за одну минуту.

Далее подставим все полученные значения в формулу для нахождения времени:

\(Q = mc\Delta T\).

Расчитываем:

\(t = Q / \Delta E_{общ}\).

Подставим значения:

\(t = (0,80 \text{ г}) \times (4,18 \text{ Дж/(г·K)}) \times (10 \text{ К}) / \Delta E_{общ}\).

Рассчитайте эту часть самостоятельно по предыдущим значениям и найдите ответ на задачу.

Обязательно проверьте используемые единицы измерения, чтобы все значения были в одинаковых единицах.