題目列表(包括答案和解析)
(11分)自然界中的物體由于具有一定的溫度,會(huì)不斷向外輻射電磁波,這種輻射因與溫度有關(guān),稱為熱輻射。熱輻射具有如下特點(diǎn):
(1)輻射的能量中包含各種波長的電磁波;
(2)物體溫度越高,單位時(shí)間從物體表面單位面積上輻射的能量越大;
(3)在輻射的總能量中,各種波長所占的百分比不同。
處于一定溫度的物體在向外輻射電磁能量的同時(shí),也要吸收由其它物體輻射的電磁能量。如果它處在平衡狀態(tài),則能量保持不變。若不考慮物體表面性質(zhì)對輻射與吸收的影響,我們定義一種理想的物體,它能100%地吸收入射到其表面的電磁輻射,這樣的物體稱為黑體。單位時(shí)間內(nèi)從黑體表面單位面積輻射的電磁波的總能量與黑體熱力學(xué)溫度的4次方成正比,即
,其中常量
W/(m2K4)。
在下面的問題中,把研究對象都簡單看作黑體。有關(guān)數(shù)據(jù)及數(shù)學(xué)公式如下:太陽半徑RS=696 000km,太陽表面溫度T=5 770K,火星半徑r=3 395km;球面積
,其中R為球半徑。
(1)太陽輻射能量的極大多數(shù)集中在波長為2×10-7m~1×10-5m范圍內(nèi),求相應(yīng)的頻率范圍;
(2)每小時(shí)從太陽表面輻射的總能量為多少?
(3)火星受到來自太陽的輻射可以垂直射到表面積為
(r為火星半徑)的圓盤上,已知太陽到火星的距離約為太陽半徑的400倍,忽略其它天體及宇宙空間的輻射,試估算火星的平均溫度。
在下面的問題中,把研究對象都簡單地看作黑體.
有關(guān)數(shù)據(jù)及數(shù)學(xué)公式:太陽半徑Rs=696000 km,太陽表面溫度T=5770 K,火星半徑r=3395 km,球面積S=4πR2,其中R為球半徑.
(1)太陽熱輻射能量的絕大多數(shù)集中在波長為2×10-7 m—1×10-5 m的范圍內(nèi),求相應(yīng)的頻率范圍是多少?
(2)每小時(shí)從太陽表面輻射的總能量為多少?
(3)火星受到來自太陽的輻射可認(rèn)為垂直射到面積為πr2(r為火星半徑)的圓盤上.已知太陽到火星的距離約為太陽半徑的400倍,忽略其他天體及宇宙空間的輻射,試估算火星的平均溫度.
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