Người ta dùng một laze có công suất 12W phát ra chùm sáng có bước sóng λ để làm dao mổ. Tia laze chiếu vào chỗ mổ sẽ làm nước ở phần mô chỗ đó bốc hơi và mô bị cắt. Biết rằng để đốt được phần mô mềm có thể tích 6mm3 thì phần mô này cần hấp thụ hoàn toàn năng lượng của 45.4018 phôtôn của chùm laze trên. Coi năng lượng trung bình để đốt hoàn toàn 1 mm3 mô là 2,53J. Lấy h = 6,625.10-34 J.s. Nhiệt dung riêng của nước là 4186 J/kg. Nhiệt độ hóa hơi của nước là L = 2260 kJ/kg, nhiệt độ cơ thể là 370C, khối lượng riêng của nước 1000kg/m3. Thể tích nước mà tia laze làm bốc hơi trong 1s và giá trị của λ là:
Trả lời bởi giáo viên
Nhiệt lượng mà nước nhận được từ dao laze trong 1s:
\(Q=P.t=12.1=12J\)
Nhiệt lượng này chia thành hai phần, một phần làm nước tăng lên 1000C, phần còn lại làm nước hoá hơi.
Vậy ta có:
\(\begin{gathered}
Q = m.c.\Delta t + L.m \Rightarrow m = \frac{Q}{{c.\Delta t + L}} \hfill \\
\Rightarrow m = \frac{{12}}{{4186.\left( {100 - 37} \right) + {{2260.10}^3}}} = {4,755.10^{ - 6}}kg \hfill \\
\end{gathered} \)
Từ công thức liên hệ giữa khối lượng, lượng riêng riêng và thế tích ta tính được thể tích nước mà tia laze làm bốc hơi trong 1s:
\(m=D.V\Rightarrow V=\frac{m}{D}=\frac{{{4,755.10}^{-6}}}{{{10}^{3}}}={{4,755.10}^{-9}}{{m}^{3}}=4,755m{{m}^{3}}\)
Năng lượng cần để đốt 6mm3 mô mềm là: \(E=2,53.6=15,18\text{ }J\)
Năng lượng này do phôtôn chùm laze cung cấp: \(E={{n}_{p}}.\frac{hc}{\lambda }\)
Bước sóng do chùm sáng phát ra:
\(\lambda ={{n}_{p}}.\frac{hc}{E}={{45.10}^{18}}.\frac{{{6,625.10}^{-34}}{{.3.10}^{8}}}{15,18}={{589,1798.10}^{-9}}m=589nm\)
Hướng dẫn giải:
+ Công thức tính nhiệt lượng: \(Q=P.t\)
+ Nhiệt lượng thu vào để vật nóng lên: \({{Q}_{1}}=m.c.\Delta t\)
+ Công thức tính nhiệt hoá hơi: \({{Q}_{2}}=L.m\)
Trong đó, L là nhiệt hóa hơi riêng (J/kg) phụ thuộc bản chất của chất lỏng, đơn vị là jun trên kilôgam (J/kg); m là khối lượng của phần chất lỏng đã biến thành khí ở nhiệt độ sôi.
+ Công thức tính khối lượng riêng: \(D=\frac{m}{V}\)
+ Năng lượng của n photon: \(E=n.\varepsilon =n.\frac{hc}{\lambda }\Rightarrow \lambda =\frac{n.hc}{E}\)
