Задачи › Тепловое излучение

Станция с экраном

  1. Станция с экраном

    МОШ 1960/1986, 8-11 кл.
    7/10

    Оболочка 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.

    Решение

    Полное 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 \[T_x = \sqrt[4]{2}\,T \approx 600\text{ К}.\]

    Вся олимпиада на сайте

    Страница задачиОшибка в задаче?

Похожие задачи