Станция с экраном
7/10Оболочка космической станции представляет собой зачерненную сферу, температура которой в результате работы аппаратуры внутри станции поддерживается равной \(T = 500\) К. Количество теплоты, выделяемое единицей площади поверхности, пропорционально 4-й степени термодинамической температуры.
Определите температуру оболочки \(T_x\), если станцию окружить тонким черным сферическим экраном почти такого же радиуса, как и радиус ее оболочки.
▶Показать разборСкрыть разбор
Ответ\(T_x = \sqrt[4]{2}\,T \approx 600\) К.
РешениеПолное количество теплоты \(Q\), излучаемой в пространство в единицу времени, останется прежним, так как оно определяется энерговыделением при работе аппаратуры станции. Поскольку в пространство излучает лишь внешняя поверхность экрана и это излучение определяется только его температурой, то температура экрана должна быть равна начальной температуре станции \(T = 500\) К. Экран, однако, излучает точно такое же количество теплоты \(Q\) и вовнутрь. Это излучение попадает на оболочку станции и поглощается ею. Таким образом, полный подвод теплоты в единицу времени к станции складывается из выделяемой при работе приборов теплоты \(Q\) и поглощаемой от внутренней поверхности экрана теплоты \(Q\), т. е. равен \(2Q\). Из условия теплового баланса оно же должно и излучаться; значит, \[Q/(2Q) = T^4/T_x^4,\] где \(T_x\) — искомая температура оболочки станции. Окончательно находим \[T_x = \sqrt[4]{2}\,T \approx 600\text{ К}.\]
Похожие задачи
- Закон Стефана — Больцмана Савченко, №5.11.1
- Спираль и нить лампы Савченко, №5.11.2
- Задача 5.11.3 Савченко, №5.11.3
- Закон Кирхгофа Савченко, №5.11.4
- Кварц и мел Савченко, №5.11.5
- Задача 5.11.6 Савченко, №5.11.6