Физика, 10 класс

Масса воды, которую можно нагреть до кипения из -за энергии теплового движения атомов водорода в 1 м3 солнечной фотосессии, составляет приблизительно 0,0015 кг.Это рассчитывается путем принятия энергии теплового движения атомов водорода (3/2 кт, где k является постоянностью Больцмана, а T - температура фотосферы, 6000 К) и разделяющим ее на скрытую тепло испарения воды (2.26x 106 J/кг).

Для оценки массы воды, которую можно нагреть до кипения за счет энергии теплового движения атомов водорода в 1 м3 солнечной фотосферы, нужно рассчитать количество тепловой энергии, которую содержит 1 м3 фотосферы, и затем сравнить ее с тепловой энергией, необходимой для нагрева определенного объема воды.

Тепловая энергия, содержащаяся в 1 м3 солнечной фотосферы, может быть вычислена с использованием закона Стефана-Больцмана:

E = σT^4,

где E - плотность энергии излучения (в Вт/м3), σ - постоянная Стефана-Больцмана (σ = 5,67 × 10^-8 Вт/м2∙К4), T - температура излучающего тела (в К).

Подставляя значения температуры фотосферы Солнца (T = 6000 K), получим:

E = 5,67 × 10^-8 × 6000^4 ≈ 6,4 × 10^9 Вт/м3.

С другой стороны, для нагрева воды массой m до кипения необходимо затратить тепловую энергию:

Q = c × m × ΔT,

где c - удельная теплоемкость воды (4,18 кДж/(кг∙К)), ΔT - изменение температуры от начальной температуры до температуры кипения (ΔT = 100 K).

Таким образом, для нагрева 1 м3 воды до кипения потребуется тепловая энергия:

Q = 4,18 × 10^3 × 10^3 × 100 ≈ 4,18 × 10^8 Дж.

Для оценки массы воды, которую можно нагреть до кипения за счет энергии теплового движения атомов водорода в 1 м3 солнечной фотосферы, нужно разделить энергию E на требуемую тепловую энергию Q:

m = Q / c / ΔT / E ≈ 1,6 × 10^-11 кг.

Таким образом, можно нагреть до кипения очень малое количество воды за счет энергии теплового движения атомов водорода в 1 м3 солнечной фотосферы.