Задачи › Теплопроводность, закон охлаждения Ньютона

Космический объект

  1. Космический объект

    МОШ 1960/1986, 8-11 кл.
    5/10

    Космический объект имеет форму шара радиусом \(R\). По всему его объему равномерно распределены источники, обеспечивающие выделение теплоты с постоянной скоростью. Количество теплоты, выделяемое единицей площади поверхности, пропорционально 4-й степени термодинамической температуры.

    Во сколько раз изменилась бы температура объекта, если его радиус уменьшился бы вдвое?

    ▶Показать разборСкрыть разбор
    Ответ

    Температура уменьшится в \(\sqrt[4]{2} \approx 1{,}19\) раза.

    Решение

    Полное количество теплоты \(q\), выделяемое космическим объектом в единицу времени, пропорционально его объему, т. е. \(q = \alpha R^3\), где \(\alpha\) — некоторый коэффициент. Поскольку количество теплоты, отданное единицей поверхности, пропорционально \(T^4\) и в равновесии вся выделяемая теплота рассеивается в пространство, то можно записать \(q = \beta R^2T^4\) (площадь поверхности пропорциональна \(R^2\) и \(\beta\) — некоторый коэффициент). Приравняв два выражения для \(q\), найдем \[T^4 = (\alpha/\beta)R.\] Следовательно, 4-я степень температуры объекта пропорциональна его радиусу, и, значит, при уменьшении радиуса в два раза температура уменьшится лишь в \(\sqrt[4]{2} \approx 1{,}19\) раза.

    Вся олимпиада на сайте

    Страница задачиОшибка в задаче?

Похожие задачи