background image

Zadanie III- 18.                                                                     Marchewka Robert IZM 51 
 
 
Cząstki argonu o średnicy 

[ ]

m

d

10

10

*

96

,

3

=

 znajdują się w zbiorniku o zasobie objętości  

[ ]

3

m

V

=

 w temperaturze 

[ ]

C

t

°

= 0

 oraz przy ciśnieniu 

[

]

Atm

p

1

=

. Wiedząc, uniwersalna 

stała gazowa 

⎥⎦

⎢⎣

=

kmolK

J

B

8314

, masa cząsteczkowa argonu 

⎥⎦

⎢⎣

=

mol

g

M

95

,

39

, liczba 

Avogadra 

⎥⎦

⎢⎣

=

mol

N

A

1

10

*

023

,

6

23

. Objętość zasobu masy rtęci 

⎥⎦

⎢⎣

=

3

13546

m

kg

r

ς

, oblicz 

średnią drogę swobodną 

τ

 cząstki argonu, średnią liczbę zderzeń cząstek 

n

z

 między sobą w 

jednostce objętości w przedziale czasu 

[ ]

s

t

1

=

Δ

 

Dane:                                                                               Obliczyć:

?

?

?

=

=

=

n

z

z

τ

 

[ ]

[ ]

[ ]

[ ]

[ ]

s

t

m

kg

mol

N

mol

g

M

kmolK

J

B

Atm

p

C

t

m

V

m

d

V

A

1

13546

1

10

*

023

,

6

95

,

39

8314

1

0

1

10

*

96

,

3

3

23

3

10

=

Δ

⎥⎦

⎢⎣

=

⎥⎦

⎢⎣

=

⎥⎦

⎢⎣

=

⎥⎦

⎢⎣

=

=

=

=

=

°

ς

 

 
 
 
1. wyznaczenie masy cząsteczki argonu 
 

A

AV

CZAV

N

M

m

=

 

2. wyznaczenie stałej Bolcmana 
 

A

N

B

k

=

 

 
 

background image

3. wyznaczenie prędkości średniej cząsteczki argonu 
 

2

1

2

1

2

1

_

8

8

8

⎟⎟

⎜⎜

=

⎟⎟

⎜⎜

=

⎟⎟

⎜⎜

=

AV

AV

A

A

CZAV

M

BT

M

N

BTN

m

kT

π

π

π

υ

 

 
4. wyznaczenie drogi L przebytej przez cząsteczkę argonu w czasie 

t

Δ

 

 

t

M

BT

t

L

AV

Δ

⎟⎟

⎜⎜

=

Δ

=

*

8

2

1

_

π

ϑ

 

 
5. wyznaczenie ilości cząsteczek argonu w objętości V przy ciśnieniu p i temperaturze T 
 

kT

pV

V

V

N

n

kT

n

p

AV

A

AV

AV

=

=

=

=

0

0

 

 
6. wyznaczenie ciśnienia w jednostkach IS 
 

[ ]

[ ]

[

]

mmHg

Tr

Atm

p

g

k

p

r

760

760

1

*

*

=

=

=

=

ς

 

 
7. wyznaczam objętościową ilość cząstek argonu w temperaturze T i ciśnieniu p 
 

⎥⎦

⎢⎣

=

=

=

=

=

3

25

26

1

10

*

67842

,

2

16

,

273

*

8314

81

,

9

*

76

,

0

*

13546

10

*

023

,

6

m

BT

hg

N

BT

P

N

V

N

n

r

A

A

AV

OA

ς

 

 
8. wyznaczenie masy zredukowanej cząstek przy zderzeniu binarnym 
 

2

2

1

2

1

2

1

m

m

m

m

m

m

m

m

=

=

=

+

=

μ

μ

 

 
9. wyznaczenie średniej prędkości względnej cząstek „bombardujących”  cząstkę nieruchomą 
 

_

2

1

2

1

2

8

2

8

V

m

kT

kT

=

=

⎟⎟

⎜⎜

=

π

πμ

ϖ

 

 
 
 

background image

10. wyznaczenie wysokości walca o podstawie całkowitego przekroju czynnego na zderzenie 
cząstka cząstka równego polu koła o promieniu równym średnicy cząstki w którym zawarte są 
środki ciężkości cząsteczek argonu „bombardujących” nieruchomą cząstkę argonu w czasie 

t

Δ

 Ze średnią prędkością względną 

ϖ . 

 

t

H

Δ

= *

ϖ

  

 
11. wyznaczenie objętości walca 
 

l

d

t

d

t

d

V

t

l

H

d

V

AV

AV

AV

H

AV

H

2

2

*

2

_

2

2

_

2

π

ϑ

π

ϖ

π

ϑ

π

=

Δ

=

Δ

=

Δ

=

=

 

 
12. wyznaczenie ilości cząstek argonu zawartych w walcu 
 

t

M

BT

d

BT

hg

N

l

d

n

V

n

N

AV

AV

i

AV

AV

AV

H

AV

AV

Δ

⎟⎟

⎜⎜

=

=

=

*

8

2

*

2

2

1

2

2

0

0

π

π

ς

π

 

 
13.wyznaczenie średniej drogi cząsteczki między zderzeniami 
 

[ ]

m

d

hg

N

BT

N

l

AV

V

AV

AV

20

20

26

2

10

*

3775

,

5

2

*

10

*

96

,

3

*

76

,

0

*

14

,

3

*

81

,

9

*

13546

*

10

*

023

,

6

16

,

273

*

8314

2

=

=

=

=

τ

π

ς

τ

 

 
 
14. obliczam średni czas między zderzeniami 
 

[ ]

s

BT

M

d

hg

N

BT

T

AV

AV

V

AV

10

2

1

2

_

10

*

413

,

1

8

2

=

=

=

π

π

ς

ϑ

τ

 

 
15. wyznaczenie ilości zderzeń jakich cząstka doznała w jednostce czasu 
 

⎥⎦

⎢⎣

=

=

=

s

T

z

1

10

*

07714

,

7

10

*

413

,

1

1

1

9

10

 

16. obliczam ilość zderzeń zachodzących między cząsteczkami w jednostce objętości i czasu 
 
 

2

1

2

2

2

2

2

2

2

8

2

*

2

⎟⎟

⎜⎜

=

=

AV

AV

V

AV

AV

n

M

BT

T

B

d

g

h

N

z

n

z

π

π

ς

 

background image

Zad. III 19                                                                   Marchewka Robert JZM 51 
 
Prędkość dźwięku w powietrzu w funkcji temperatury określają następujące wartości  

( ) (

)

⎥⎦

⎢⎣

=

=

s

m

a

T

a

344

16

,

293

1

 

( ) (

)

⎥⎦

⎢⎣

=

=

s

m

a

T

a

700

16

,

1273

2

. Oblicz średnie kwadratów 

prędkości 

Śr

V

cząstek azotu w podanych temperaturach wiedząc, że uniwersalna stała 

gazowa 

⎥⎦

⎢⎣

=

kmolK

J

8314

, liczba Avogadra 

⎥⎦

⎢⎣

=

mol

N

A

1

10

*

023

,

6

23

 zaś masa 

cząsteczkowa azotu 

⎥⎦

⎢⎣

=

mol

J

M

N

013

,

28

2

 i porównaj z prędkościami dzwięku w 

powietrzu dla tych temperatur. 
1.  wyznaczenie średniej E

K

 cząsteczki azotu w funkcji średniej kwadratów jej cząsteczek 

 

            

2

2

1

V

m

E

N

=

 

            oraz temperatury 

            

kT

E

2

3

=

 

1.1  wyznaczenie masy cząsteczki azotu 

 

             

A

N

N

N

M

m

2

2

=

 

1.2  wyznaczenie stałej Bolcmana 

 

       

A

N

B

k

=

 

 
2.  wyznaczenie średniej kwadratów prędkości 
 

      

2

1

2

2

2

2

2

2

2

2

3

3

3

3

2

3

2

1

⎟⎟

⎜⎜

=

=

=

=

=

=

N

Śr

N

A

N

A

N

N

M

BT

V

V

M

BT

N

M

BTN

m

kT

V

kT

V

m

 

3.  wyznaczenie wartości średnich kwadratów prędkości 
 

background image

      

[ ]

( )

[ ]

( )

[ ]

s

m

kg

kg

s

m

kg

J

kmol

kg

K

K

kmol

J

V

s

m

T

V

K

T

s

m

M

BT

T

V

K

T

Śr

Śr

N

Śr

=

=

=

=

⎥⎦

⎢⎣

=

=

=

⎥⎦

⎢⎣

=

=

⎟⎟

⎜⎜

=

=

*

*

*

7

,

1064

013

,

28

16

,

1273

*

8314

*

3

16

,

1273

903

,

510

013

,

28

16

,

293

*

8314

*

3

3

16

,

293

2

2

2

1

2

2

2

1

2

1

1

1

 

background image

 

 

 

 

 

 

Janczewska Dorota P-51 

 
 
 
Zad. III 28 
 
 
Dla jakiej długości fali 

λ

max 

przypada maksimum funkcji rozkładu widmowego objętości 

gęstości zasobu energii promieniowania 

ρ

(

λ) = ε

λ 

(

λ) dla ciała ludzkiego i jaka jest wartość 

funkcji rozkładu widmowego gęstości strumienia emisji energii promieniowania i strumienia 
emisji promieniowania dla tej długości fali wiedząc, że stała Plancka h= 6, 6262 * 10

-34 

[ J* 

s], stała Wiena 

σ

= 2,898* 10

-3 

[mK], stała Boltzmana k= 1,3806* 10

-23 

[

K

], prędkość 

światła w próżni c= 3* 10

 [

s

 
 
Dane:   

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Obliczyć: 

    

σ = 5,76*10

-8 

[

4

2

sk

m

J

 

 

 

 

 

 

 

λ

m

=? 

    

σ

r

 =  2,898*10

-3

[mK] 

 

 

 

 

 

 

 

R

T

(

λ

m

)=? 

k= 1,3806* 10

-23 

[

K

], 

 

 

 

 

 

 

 

R

T

=? 

h= 6, 6262 * 10

-34 

[ J*s] 

c= 3* 10

 [

s

 
 

1.  Funkcja rozkładu widmowego objętościowej gęstości zasobu energii promieniowania. 

 

ρ

(

λ) = ε

λ 

(

λ)=

)

1

)

(exp(

*

8

5

KT

hc

hc

λ

λ

 [

3

m

J

m

1

 

Wykres tej funkcji 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

background image

 

ε

λ 

(

λ) 

 
               

 

                                                                 

λ

m                                                                                         

λ 

                                                   

 

λ

λ

ε

λ

d

d

)

(

= 0 

 

5(exp(

KT

hc

λ

) - 1) - 

KT

hc

λ

* exp(

KT

hc

λ

)=0 

Gdzie: 
h- stała Planca 
k- stała Boltzmana 
c- prędkość światła 

x=

KT

hc

λ

 Metodą numeryczną (Newtona) otrzymujemy: 

5 = 

x

e

x

1

⇒ x = 4,965 

 
Prawo Wiena 
 
λ

m

*T= 

σ

 

λ

m

*T=

965

,

4

*

k

hc

=2,898*10

-3 

[mK]= 

σ

 
 

2.  Wyznaczenie długości fali 

λ

odpowiadającej maximum wartości funkcji rozkładu 

Widmowego objętościowej gęstości zasobu energii promieniowania  
 

λ

m

=

T

w

σ

=

76

,

309

10

*

898

,

2

3

= 9,35563*10

-6

  [m]   

 

background image

 
gdzie:  

T

ciała

 = 36,6 

0

  T=309,76 

[K] 

 

3.  Obliczamy wartość funkcji rozkładu widmowego gęstości strumienia emisji energii 

promieniowania 

 

R

T

(

λ)=

4

)

c

T

λ

ρ

4

)

c

λ

ε

λ

=

)

1

)

(exp(

2

5

2

KT

hc

hc

λ

λ

[

2

m

s

J

m

1

 
 

R

T

(

λ)=

=

)

1

)

76

,

309

*

10

*

3806

,

1

*

10

*

35563

,

9

10

*

3

*

10

*

6262

,

6

(exp(

*

)

10

*

35563

,

9

(

)

10

*

3

(

*

10

*

6262

,

6

*

2

23

6

8

34

5

6

2

8

34

       

=3,645* 10

 

4.  Obliczam gęstość strumienia emisji energii promieniowania 

 

                                                                                                      

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 
       
 

R

T

(

λ)

background image

 

 

 

 

 

 

 

                                                                                            

                

λ

m

                                      

λ          

 

R

T=

4

0

)

(

T

dh

R

T

σ

λ

=

[

s

m

J

2

 

2

3

4

5

15

2

c

h

k

=

σ

[

4

2

sk

m

J

 

R

2

3

4

5

15

2

c

h

k

* T

R

T=

2

8

3

34

4

23

5

)

10

*

3

(

*

)

10

*

6262

,

6

(

*

15

)

10

*

3806

,

1

*(

*

2

530,303 

[

s

m

J

2

]

 

 

background image

Zadanie III. 29.  

Michał Kozieł  WP 53 

 
 
Obliczyć przyrost ilości energii cieplnej wyemitowany w przedziale czasu 

[ ]

h

t

2

=

Δ

 przez 

ciało doskonale czarne o temperaturze 

[ ]

K

1000

=

 i o powierzchni emisji

[ ]

2

1

,

m

A

=

 w 

paśmie długości fal od  

[ ]

nm

650

1

=

λ

 do 

[ ]

nm

700

2

=

λ

 wiedząc, że stała Planca 

[

]

s

J

h

×

×

=

− 34

10

6262

,

6

, stała Boltzmana 

⎥⎦

⎢⎣

×

=

K

J

k

23

10

3806

,

1

, prędkość 

światła w próżni 

⎥⎦

⎢⎣

×

s

m

c

8

10

3

.  Całkowanie funkcji rozkładu widmowego gęstości 

strumienia emisji energii promieniowania przeprowadzić mnożąc jej wartość średnią w 
rozpatrywanym przedziale całkowania przez przyrost długości fal w przedziale całkowania. 
 

Dane:                                                                               Obliczyć:

?

=

Δ Q

 

[ ]

[ ]

[ ]

[ ]

[ ]

[

]

⎥⎦

⎢⎣

×

⎥⎦

⎢⎣

×

=

×

×

=

=

=

=

=

=

Δ

s

m

c

K

J

k

s

J

h

m

m

m

A

K

T

h

t

8

23

34

2

1

2

10

3

10

3806

,

1

10

6262

,

6

7

,

0

65

,

0

1

,

0

1000

2

μ

λ

μ

λ

 

 
 
 
1. Funkcja rozkładu widmowego gęstości strumienia emisji energii promieniowania 
 

( )

⎟⎟

⎜⎜

×

=

1

exp

2

5

2

kT

hc

hc

R

T

λ

λ

π

λ

⎥⎦

⎢⎣

×

m

s

m

J

1

2

 

2. Elementarny przyrost gęstości strumienia emisji energii promieniowania w zakresie 
przyrostu długości fal od 

1

λ  do 

1

1

λ

λ

d

+

 

 

( )

λ

λ

d

R

dR

T

T

=

⎥⎦

⎢⎣

s

m

J

2

 

 
 

background image

3. Gęstość strumienia emisji energii promieniowania w zakresie długości fal od 

1

λ  do 

λ

λ

Δ

+

1

 

 

2

1

λ

λ

λ

=

Δ

+

 

( )

=

2

1

λ

λ

λ

λ

d

R

R

T

T

⎥⎦

⎢⎣

s

m

J

2

 

 
4. Elementarny przyrost strumienia emisji energii promieniowania w zakresie długości fal 

λ

λ

λ

Δ

=

1

2

 z elementarnego przyrostu powierzchni emisji energii promieniowania 

dA

 

 

dA

R

Q

d

T

×

=

⎥⎦

⎢⎣

s

J

 

 
5. Strumień emisji energii promieniowania w zakresie długości fal 

λ

λ

λ

Δ

=

1

2

 z 

powierzchni emisji energii promieniowania A 
 

A

R

dA

R

Q

T

A

T

=

=

0

⎥⎦

⎢⎣

s

J

 

 
6. Elementarny przyrost ilości energii wyemitowanej w zakresie długości fal od 

1

λ  do 

2

λ  z 

powierzchni A w elementarnym przedziale czasu 

t

Δ

  

 
 
 

dt

Q

Q

=

δ

[ ]

J

 

 
7. Ilość energii wypromieniowanej w zakresie długości fal od 

1

λ  do 

2

λ  z powierzchni A w 

elementarnym przedziale czasu 

t

Δ

  

 
 

t

Q

dt

Q

Q

t

t

Δ

=

=

Δ

2

1

[ ]

J

 

 
8. Średnia długość fali dla rozpatrywanego przedziału długości fal 

[ ]

m

śr

μ

λ

λ

λ

675

,

0

2

2

1

=

+

=

 

 
 

background image

 
9. Obliczam wartość funkcji rozkładu widmowego gęstości strumienia emisji promieniowania 
dla wartości średniej długości fali. 

 

 

( )

⎥⎦

⎢⎣

×

×

=

⎟⎟

⎜⎜

⎟⎟

⎜⎜

×

×

×

×

×

×

×

×

×

×

×

=



⎟⎟

⎜⎜

×

=

m

s

m

J

kT

hc

hc

R

śr

śr

śr

T

1

10

45529

,

1

1

1000

10

3806

,

1

675

10

3

10

6262

,

6

exp

675

10

3

10

6262

,

6

14

,

3

2

1

exp

2

2

6

23

8

34

5

16

34

5

2

λ

λ

π

λ

 
 
 
10. Obliczam wartość gęstości strumienia emisji energii promieniowania dla zakresu długości 
fal od 

1

λ  do 

2

λ  

 

[ ]

m

μ

λ

λ

λ

05

,

0

1

2

=

Δ

=

  

( )

4

10

7,27645

×

=

Δ

×

=

λ

λ

śr

T

T

R

R

⎥⎦

⎢⎣

s

m

J

2

 

 
11. Obliczam wartość strumienia emisji energii promieniowania 
 

3

10

7,27645

×

=

=

A

R

Q

T

⎥⎦

⎢⎣

s

J

 

 
 
 

background image

12. Obliczam przyrost ilości energii cieplnej 
 

3904

,

52

=

Δ

=

Δ

t

A

R

Q

T

[ ]

J

 

background image

Zadanie III 30 
Wykorzystując równanie stanu dla gazu fotonowego oblicz objętościową gęstość zasobu energii ε i ciśnienie 
promieniowania p dla temperatury T

s

=6000 [K] oraz dla temperatury T=10

7

[K]. Wiedząc ,że stała Plancka 

h=6,6262*10

-34

[J*s], stała Boltzmana k=1,3806*10

-23

[J/K], prędkość światła w próżni c=3*10

8

[m/s]. 

 
Dane:                                                                              Szukane 
T

s

=6000 [K]                                                                    

=

IV

ε

T=10

7

[K]                                                                         p=? 

h=6,6262*10

-34

[J*s] 

k=1,3806*10

-23

[J/K]  

c=3*10

8

[m/s] 

 
Prawo Stefana Boltzmana 
 
R

T

=σT

 

⎥⎦

⎢⎣

=

=

4

3

8

2

3

4

5

10

*

67

,

5

14

2

sK

m

J

c

h

k

π

σ

 

Funkcja rozkładu widmowego 
 

( )

( )

⎥⎦

⎢⎣

=

=

m

s

m

J

kT

hc

hc

c

R

T

T

1

*

1

exp

2

4

*

2

5

2

λ

λ

π

λ

ρ

λ

 

( )

( )

⎥⎦

⎢⎣

=

=

Hz

s

m

J

kT

h

c

h

c

R

T

T

1

*

1

exp

2

4

*

2

2

2

ν

ν

ν

ρ

ν

 

Funkcja rozkładu widmowego 

( )

( )

( )

⎥⎦

⎢⎣

=

=

=

m

m

J

kT

hc

hc

E

n

T

1

*

1

exp

2

2

5

λ

λ

π

λ

λ

ε

λ

ρ

λ

λ

λ

 

Średni zasób energii promieniowania 

( )

[ ]

J

kT

h

h

E

1

exp

=

ν

ν

ν

 

( )

[ ]

J

kT

hc

hc

E

=

1

exp

4

λ

λ

 

Objętościowa gęstość zasobu emitowania 
 

( )

⎥⎦

⎢⎣

=

=

3

4

m

J

T

d

IV

β

λ

λ

ε

ε

λ

 

3

3

4

5

15

8

c

h

k

π

β

=

 

 
 

background image

Uwzględniając ,że ciśnienie gazu w teorii kinetycznej określona jest wzorem : 
 

2

3

1

ϑ

mn

p

=

 

m – masa cząsteczki gazu w kilogramach [kg] 
n – objętość gęstości zasobu masy [1/m^3] 
 

f

m

- uśredniona masa spoczynkowa fotonu 

 

2

3

1

nc

m

p

f

=

 

ν

nh

E

h

=

                       h=0,1,2,3,…… 

 
Średni zasób energii fotonu może być oznaczany: 

( )

( )

λ

ϑ

E

E

=

 

 

( )

( )

( )

=

=

⎛ −

=

=

=

=

=

=

=

1

exp

1

exp

*

*

0

0

0

kT

hc

c

h

kT

h

h

kT

En

Bf

E

E

f

E

E

E

E

n

n

n

n

n

n

n

λ

λ

ν

ν

λ

ϑ

 

Funkcja rozkładu widmowego średniego zasobu energii 
 

( ) ( )

( ) ( )

( )

λ

ε

λ

λ

λ

λ

λ

λ

λ

=

=

n

m

c

n

E

f

2

 

( )

( ) ( )

λ

λ

λ

λ

λ

ε

λ

λ

d

n

m

c

d

f

2

=

 

( )

( ) ( )

=

0

0

2

λ

λ

λ

λ

λ

ε

λ

λ

d

n

m

c

d

f

 

 

n

m

c

f

IV

2

=

ε

 

4

T

IV

β

ε

=

 

 

⎥⎦

⎢⎣

=

=

4

3

16

10

*

56

,

7

4

K

m

J

c

σ

β

 

T

s

=6000 [K] 

⎥⎦

⎢⎣

=

3

98

,

0

m

J

ε

 

p = 3*10

-6

 [atm] 

 

 

⎥⎦

⎢⎣

=

3

12

10

*

56

,

7

m

J

ε

 

[ ]

atm

p

IV

7

10

*

5

,

2

3

1

=

=

ε

 

background image

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Paweł Padée 

 
 Przyjmując, iż temperatura powierzchni Słońca równa jest T

s

=5750 [K], określ gęstość 

strumienia emisji energii promieniowania słonecznego na powierzchni Ziemi R

Tsz. 

Ponieważ 

całkowita energia powierzchni Ziemi jest prawie stała, zatem promieniowanie absorbowane 
przez Ziemię równoważne jest emitowanemu. Oblicz średnią dobową temperaturę 
powierzchni Ziemi T

i oszacuj gęstość strumienia emisji promieniowania Ziemi R

Tz 

i oceń 

całkowitą produkcję entropii na powierzchni Ziemi wiedząc,  że stała Boltzamnna 

⎥⎦

⎢⎣

×

=

4

2

8

10

67

,

5

K

sm

J

σ

, promień  Słońca r

s

=7

×10

[m], odległość Ziemi od Słońca 

r

sz

=1,496× 10

11 

[m], promień Ziemi r

z=  

6,37 ×10

6

 [m]. 

 
Dane:                                             Obliczyć: 
 
T

s

=5750 

[K] 

  R

Tz

=?  

⎥⎦

⎢⎣

×

=

4

2

8

10

67

,

5

K

sm

J

σ

 

T

z

=? 

r

s

=7

×10

[m] 

  R

Tsz

=? 

r

sz

=1,496

× 10

11 

[m] 

r

z=  

6,37 

×10

6

 [m] 

 
 
 
1.Obliczam gęstość strumienia emisji energii na powierzchni Słońca: 
 

R

Ts

= σ T

s

= 61,203

×10

6  

⎥⎦

⎢⎣

s

m

J

2

 

2.Obliczam gęstość strumienia energii promieniowania Słońca na powierzchnię sfery na 
której znajduje się orbita Ziemi (założenie: strumień emitowany z powierzchni Słońca jest 
stały)  

 

 Strumień energii =const= Q

s  

(S

s- 

powierzchnia Słońca   S

oz-

 powierzchnia sfery na której jest 

orbita Ziemi) 

 

Q

s =

 R

Ts

×S

= R

Tsz 

×S

oz              

 

 

⎥⎦

⎢⎣

=

=

Π

Π

=

×

=

s

m

J

T

r

r

T

r

r

R

S

S

R

s

sz

s

s

sz

s

Ts

oz

s

Tsz

2

4

2

2

4

2

2

1340

4

4

σ

σ

 

 
3.Obliczam strumień energii promieniowania słonecznego padającego na Ziemię: 
 
3.1.Obliczam pole przekroju obwodu Ziemi: 
 
S

obz

=Πr

2

= 127,41

×10

12  

m

 

 

 

 

background image

3.2 Obliczam strumień emisji energii promieniowania słonecznego padającego na Ziemię: 

   Q

sz

= R

Ts

× S

obz 

[ ]

W

r

T

r

r

z

s

sz

s

15

2

4

2

2

10

73

,

170

×

=

Π

×

σ

 

3.3 Szacuję strumień emisji energii promieniowania Ziemi: 
 
Q

= Q

sz 

= 170,73 × 10

15  

[W] 

 

4.Obliczam gęstość strumienia emisji energii promieniowania Ziemi: 

R

Tz 

=

z

sz

S

     S

z

=4Π

2

z

 

R

Tz 

=

 

⎥⎦

⎢⎣

=

=

s

m

J

R

T

r

r

Tsz

s

sz

s

2

4

2

2

335

4

1

4

1

σ

 

 
5.Obliczam średnią dobową temperaturę powierzchni Ziemi : 
 

R

Tz

=

4

z

T

σ

   T

4

σ

Tz

R

= 278,1 [K] 

 
Produkcja entropii na powierzchni Ziemi: 
Jeżeli T= const na powierzchni Ziemi wówczas: 

dS

z  

T

dQ

z

    

⎥⎦

⎢⎣

×

=

=

=

K

W

T

Q

T

dt

dQ

dt

dS

z

z

z

15

10

61392

,

0

 

background image

Tomasz Gawkowski gr. M31 

 

1

Zadanie III – 27      Tomasz Gawkowska gr. M31  

 
Dla wnęki reprezentujące ciało doskonale czarne o określonej temperaturze, długość fali 

równa jest 

λmax

 

1

 =6500[Å]. 

Jaka będzie długość fali  jeżeli wartość temperatury ścianki wnęki wzrośnie tak, że wartość 

funkcji rozkładu widmowego gęstości strumienia emisji energii promieniowania zwiększy się 

dwukrotnie? 

DANE:                                                                                                  SZUKANE: 

[ ]

(

)

(

)

[ ]

mK

R

R

T

T

3

1

2

1

10

*

898

,

2

max

2

max

Å

6500

max

=

=

=

δω

λ

λ

λ

                                                                 

?

?

?

max

2

1

2

=

=

=

T

T

λ

 

 
 
1.  Z równania Viena mamy 
 

2

2

1

1

*

max

*

max

T

T

T

λ

λ

δω

λ

=

=

=

 

 
czyli, 

2

2

1

1

max

max

λ

δω

λ

δω

=

=

T

T

 

 
 
 
2.  Funkcja rozkładu widmowego gęstości strumienia emisji energii promieniowania 
 

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

5

1

2

1

5

2

5

1

1

2

1

2

2

5

1

2

2

1

5

1

2

5

2

5

2

max

max

max

max

max

2

max

max

max

1

exp

*

max

2

max

2

max

1

exp

*

max

2

max

1

exp

*

2

1

exp

*

2

λ

λ

λ

λ

λ

λ

λ

λ

δω

λ

λ

λ

δω

λ

λ

δω

λ

λ

λ

=

=

=

=

=

=

=

=

=

RT

R

R

R

k

hc

hc

RT

R

k

hc

hc

R

k

h

hc

kT

hc

hc

R

T

T

T

T

T

T

 

background image

Tomasz Gawkowski gr. M31 

 

2

3.  Obliczam długość fali 

λmax

2

 oraz jednostkę  

 

[ ]

[ ]

nm

3

,

567

Å

5673

1486

,

1

6500

max

max

2

1

max

2

1

5

2

=

=

=

=

λ

λ

λ

 

 
 
4.  Obliczam wartość temperatury oraz jednostkę 
 

[ ]

[ ]

K

m

K

m

K

m

T

T

K

m

K

m

K

m

T

T

3

9

3

3

2

2

2

3

9

3

3

1

1

1

10

*

11

,

5

*

10

*

3

,

567

10

*

898

,

2

nm

*

5673

10

*

898

,

2

max

10

*

46

,

4

*

10

*

650

10

*

2898

nm

*

650

10

*

898

,

2

max

=

⎥⎦

⎢⎣

=

⎥⎦

⎢⎣

=

=

=

⎥⎦

⎢⎣

=

⎥⎦

⎢⎣

=

=

λ

δω

λ

δω