сайты - меню - вход - но­во­сти


Задания
Версия для печати и копирования в MS Word
Тип 0 № 5685
i

Учёные из МГУ раз­ра­бо­та­ли новый тер­мо­элек­три­че­ский эле­мент (то есть пре­об­ра­зо­ва­тель теп­ло­вой энер­гии в элек­три­че­скую) на ос­но­ве крем­ни­е­вых на­но­ни­тей дли­ной L  =  200 мкм. Юная изоб­ре­та­тель­ни­ца София ре­ши­ла ис­поль­зо­вать это устрой­ство как фо­то­эле­мент и по­ста­ви­ла его под пря­мые сол­неч­ные лучи с ин­тен­сив­но­стью I  =  1300 Вт/м2. При этом всё сол­неч­ное из­лу­че­ние по­гло­ща­лось в тон­ком слое на верх­ней по­верх­но­сти на­но­ни­ти, а ниж­няя по­верх­ность имела по­сто­ян­ную тем­пе­ра­ту­ру T1  =  300 K.

1.  Най­ди­те тем­пе­ра­ту­ру верх­ней по­верх­но­сти на­но­ни­ти.

2.  Оце­ни­те мак­си­маль­ный КПД та­ко­го сол­неч­но­го эле­мен­та, счи­тая, что сол­неч­ный свет по­гло­ща­ет­ся пол­но­стью. Теп­ло­про­вод­ность крем­ни­е­вой на­но­ни­ти Теп­ло­пе­ре­да­чей с бо­ко­вых сте­нок на­но­ни­ти в окру­жа­ю­щую среду пре­не­бречь.

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

Вос­поль­зу­ем­ся урав­не­ни­ем теп­ло­про­вод­но­сти, к ко­то­ро­му та­лант­ли­вые школь­ни­ки долж­ны прий­ти путём не­три­ви­аль­ных ло­ги­че­ских рас­суж­де­ний:

 I=\kappa дробь: чис­ли­тель: \Delta T, зна­ме­на­тель: L конец дроби =\kappa дробь: чис­ли­тель: T_2 минус T_1, зна­ме­на­тель: L конец дроби .

От­сю­да найдём T2:

 T_2=T_1 плюс дробь: чис­ли­тель: I L, зна­ме­на­тель: \kappa конец дроби =300 плюс дробь: чис­ли­тель: 1300 умно­жить на 2 умно­жить на 10 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка минус 4 пра­вая круг­лая скоб­ка , зна­ме­на­тель: 1.3 умно­жить на 10 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка минус 3 пра­вая круг­лая скоб­ка конец дроби =500 К.

Мак­си­маль­ный КПД эле­мен­та будет опре­де­лять­ся КПД цикла Карно:

 \eta= дробь: чис­ли­тель: левая круг­лая скоб­ка T_2 минус T_1 пра­вая круг­лая скоб­ка , зна­ме­на­тель: T_2 конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 200, зна­ме­на­тель: 500 конец дроби =40 \%.

Ответ:  \eta= дробь: чис­ли­тель: левая круг­лая скоб­ка T_2 минус T_1 пра­вая круг­лая скоб­ка , зна­ме­на­тель: T_2 конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 200, зна­ме­на­тель: 500 конец дроби =40 \%.

Спрятать критерии
Критерии проверки:

За пра­виль­ный раз­вер­ну­тый ответ на: пер­вый во­прос — 13 бал­лов; за вто­рой — 7 бал­лов.

Классификатор: Оп­ти­ка. Осве­щен­ность