Giải bài 34.9 trang 100 SBT vật lí 12

139 lượt xem

Đề bài

Người ta dùng một laze hoạt động dưới chế độ liên tục để khoan một tấm thép. Công suất của chùm laze là ${\rm P} = 10W.$ Đường kính của chùm sáng là $d = 1mm.$ Bề dày của tấm thép là $e = 2mm.$ Nhiệt độ ban đầu là ${t_0} = {30^0}C.$

a) Tính thời gian khoan thép.

b) Tại sao nói kết quả tính được ở trên chỉ là gần đúng?

Khối lượng riêng của thép: $\rho = 7800kg/{m^3}$

Nhiệt dung riêng của thép: $c = 448J/(kg.K)$

Nhiệt nóng chảy riêng của thép: $\lambda = 270(kJ/kg)$

Điểm nóng chảy của thép: ${T_c} = {1535^o}C$

Phương pháp giải - Xem chi tiết

Sử dụng công thức: Năng lượng laze thực hiện hai nhiệm vụ đưa kim loại đến nhiệt độ nóng chảy và làm nóng chảy kim loại
+ Nhiệt lượng cần để đưa kim loại đến nhiệt độ nóng chảy là: ${Q_1} = mc\Delta t$

+ Nhiệt lượng làm nóng chảy: ${Q_2} = m\lambda$

Lời giải chi tiết

+ Khối lượng thép cần nóng chảy là $m = \rho V = \rho \frac{{\pi {d^2}e}}{4}$

+ Nhiệt lượng cần để đưa tấm thép đến nhiệt độ nóng chảy là: ${Q_1} = mc\Delta t = \rho \frac{{\pi {d^2}e}}{4}.c.({T_c} - {t_0})$

+ Nhiệt lượng làm nóng chảy: ${Q_2} = m\lambda = \rho \frac{{\pi {d^2}e}}{4}.\lambda$

Năng lượng laze cần cung cấp là:

$\begin{array}{l}Q = {Q_1} + {Q_2}\\ \Leftrightarrow Pt = \rho \dfrac{{\pi {d^2}e}}{4}.c.({T_c} - {t_0}) + \rho \dfrac{{\pi {d^2}e}}{4}.\lambda \\ \Rightarrow t = \dfrac{{\rho \dfrac{{\pi {d^2}e}}{4}.c.({T_c} - {t_0}) + \rho \dfrac{{\pi {d^2}e}}{4}.\lambda }}{P}\\ = \dfrac{{7800.\dfrac{{\pi {{.10}^{ - 6}}{{2.10}^{ - 3}}}}{4}.448.(1535 - 30) + 7800.\dfrac{{\pi {{.10}^{ - 6}}{{2.10}^{ - 3}}}}{4}.270000}}{{10}}\\ = 1,16s\end{array}$

SBT Vật lí lớp 12