Question

Колонисты на Марсе решили вскипятить чайник воды и попить чаю. Для этого они развернули «солнечную печь» — параболическое зеркало, концентрирующее солнечные лучи с площади 2м2 в центр, где, собственно, и установлен абсолютно чёрный чайник. В чайнике 2 литра воды с начальной температурой 20°С. Сколько времени потребуется колонистам для того, чтобы вода начала кипеть? Теплообменом пренебрегаем, атмосферное давление в жилом куполе стандартное — 1 атм, крыша купола прозрачная во всех диапазонах длин волн.

Answer 1

Ответ:

еще нужен ответ? могу решить в коментариях

Объяснение:

Answer 2

Чтобы ответить на этот вопрос, нужно учесть несколько факторов, включая мощность солнечной печи, теплоемкость воды, и эффективность параболического зеркала.

1. Мощность солнечной печи: Эта мощность зависит от количества солнечного света, которое попадает на параболическое зеркало, и его эффективности в преобразовании этого света в тепло. В идеальных условиях, мощность солнечной печи может достигать 1000 Вт/м^2 при солнечном сиянии. Однако, на Марсе солнечное сияние значительно меньше, чем на Земле, поэтому мощность солнечной печи будет ниже.

2. Теплоемкость воды: Теплоемкость воды составляет примерно 4,186 Дж/г°C. Это означает, что 1 грамм воды требует 4,186 Дж энергии для нагрева на 1 градус Цельсия.

3. Эффективность параболического зеркала: Параболическое зеркало может сосредоточить солнечный свет в одну точку, что увеличивает эффективность преобразования солнечного света в тепло. Однако, это также зависит от размера параболического зеркала и его положения относительно солнца.

Сначала, нужно определить, сколько энергии требуется для нагрева 2 литров воды (или 2000 г) до кипения. Это можно сделать, используя формулу Q = mcΔT, где Q - количество теплоты, m - масса, c - теплоемкость, и ΔT - изменение температуры. Для воды кипения на Земле требуется примерно 100 градусов Цельсия, поэтому ΔT = 100 - 20 = 80°C. Подставив значения, получим:

Q = (2000 г * 4,186 Дж/г°C * 80°C) = 671,072 Дж

Затем, нужно определить, сколько времени требуется для преобразования этой энергии в тепло с помощью солнечной печи. Это можно сделать, используя формулу t = Q/P, где t - время, и P - мощность солнечной печи. Если предположить, что мощность солнечной печи составляет 1000 Вт/м^2, то:

t = (671,072 Дж * 1 сек) / (1000 Вт/м^2 * 2 м^2) = 0,336 сек или примерно 18,8 секунд

Это приблизительное время, и оно может варьироваться в зависимости от многих факторов, включая эффективность параболического зеркала и реальное солнечное сияние на Марсе.