3. У посудину, що містить 2 кг льоду при температурі -10 °C, впустили 200 г водяної пари при температурі 100 °С. Чи весь лід розстане? Яка температура встановиться в посудині? тю 600 Вт яка має ККД 45%, нагрілося 15 кг ?
1) Для вычисления энергии фотона инфракрасного света можно воспользоваться формулой:
E = hc/λ,
где E - энергия фотона, h - постоянная Планка (6.626 x 10^-34 Дж∙с), c - скорость света (3 x 10^8 м/с), λ - длина волны фотона.
Подставим значения в формулу:
E = (6.626 x 10^-34 Дж∙с * 3 x 10^8 м/с) / (10^-5 м) = 1.988 x 10^-19 Дж.
Таким образом, энергия одного фотона инфракрасного света с длиной волны 10^-5 м составляет 1.988 x 10^-19 Дж.
2) Для нахождения работы выхода электронов из металла, связанной со светом, можно воспользоваться формулой:
W = hf - φ,
где W - работа выхода, h - постоянная Планка (6.626 x 10^-34 Дж∙с), f - частота фотона, φ - потенциал работы (работа выхода) электронов из металла.
Подставим значения в формулу:
f = 6 x 10^14 Гц,
W = (6.626 x 10^-34 Дж∙с * 6 x 10^14 Гц) - φ.
Задача не предоставляет значение работы выхода электронов из металла, поэтому точного ответа на этот вопрос не может быть. Необходимо знать значение потенциала работы металла.
3) Для нахождения работы выхода электронов из калия можно воспользоваться формулой:
W = hc/λ - φ,
где W - работа выхода, h - постоянная Планка (6.626 x 10^-34 Дж∙с), c - скорость света (3 x 10^8 м/с), λ - длина волны фотона, φ - потенциал работы (работа выхода) электронов из калия.
Переведем значение длины волны из сантиметров в метры:
λ = 6.2 x 10^-5 см = 6.2 x 10^-7 м.
Подставим значения в формулу:
W = (6.626 x 10^-34 Дж∙с * 3 x 10^8 м/с) / (6.2 x 10^-7 м) - φ.
Задача не предоставляет значение работы выхода электронов из калия, поэтому точного ответа на этот вопрос не может быть. Необходимо знать значение потенциала работы калия.
4) Для определения наибольшей скорости электрона, вылетающего из цезия, можно использовать формулу энергии фотона:
E = hf,
где E - энергия фотона, h - постоянная Планка (6.626 x 10^-34 Дж∙с), f - частота фотона.
Переведем значение длины волны света из нанометров в метры:
λ = 400 нм = 400 x 10^-9 м.
Выразим частоту фотона через длину волны света:
f = c / λ,
где c - скорость света (3 x 10^8 м/с).
Подставим значения в формулу:
f = (3 x 10^8 м/с) / (400 x 10^-9 м).
Теперь вычислим энергию фотона:
E = (6.626 x 10^-34 Дж∙с * (3 x 10^8 м/с) / (400 x 10^-9 м).
Так как дана работа выхода электронов из цезия, равная 1.89 эВ, можно использовать формулу:
E = φ + (1/2)mv^2,
где E - энергия фотона, φ - потенциал работы (работа выхода) электронов из цезия, m - масса электрона, v - скорость электрона.
Решим уравнение относительно скорости электрона:
v = √(2(E - φ) / m).
Подставим значения в формулу и вычислим:
v = √(2((6.626 x 10^-34 Дж∙с * (3 x 10^8 м/с) / (400 x 10^-9 м)) - 1.89 эВ) / (9.11 x 10^-31 кг).
Таким образом, наибольшая скорость электрона, вылетающего из цезия при освещении его светом с длиной волны 400 нм и работе выхода электронов равной 1.89 эВ, составляет значение, полученное из формулы выше.
5) Для вычисления частоты падающего света по известному задерживающему потенциалу можно использовать формулу:
φ = hf - eV,
где φ - потенциал работы (работа выхода) электронов из металла, h - постоянная Планка (6.626 x 10^-34 Дж∙с), f - частота фотона, e - заряд элементарного электрона (1.602 x 10^-19 Кл), V - задерживающий потенциал.
Переведем значение потенциала работы из вольтов в джоули:
φ = 1.2 В x 1.602 x 10^-19 Кл.
Подставим значения в формулу:
φ = (6.626 x 10^-34 Дж∙с * f) - 1.2 В x 1.602 x 10^-19 Кл.
Теперь решим уравнение относительно частоты фотона:
f = (1.2 В x 1.602 x 10^-19 Кл + 6.626 x 10^-34 Дж∙с * f) / (6.626 x 10^-34 Дж∙с).
Выразим f:
f - (6.626 x 10^-34 Дж∙с * f) = 1.2 В x 1.602 x 10^-19 Кл.
f - 6.626 x 10^-34 Дж∙с * f = 1.2 В x 1.602 x 10^-19 Кл.
f(1 - 6.626 x 10^-34 Дж∙с) = 1.2 В x 1.602 x 10^-19 Кл.
f = (1.2 В x 1.602 x 10^-19 Кл) / (1 - 6.626 x 10^-34 Дж∙с).
Таким образом, частота падающего света, при которой задерживающий потенциал на поверхности серебра составляет 1.2 В, равняется значению, полученному из формулы выше.
Чтобы определить вид волны, мы должны рассмотреть диапазон частот, которому принадлежит данная частота колебаний.
Первым шагом я объясню школьнику, что частота - это количество колебаний волны за единицу времени. В этом случае, 4 Гц означает, что волна совершает 4 полных колебания в секунду.
Далее, чтобы определить вид волны, мы должны знать, какой диапазон частот относится к каждому виду волны.
1. Невозможно определить: Возможно, школьник подумает, что волна может быть любого вида, но по факту, мы можем определить вид волны, если знаем диапазон.
2. Слышимый звук: Чтобы определить, я спрошу у школьника, знает ли он, какой диапазон частот относится к слышимому звуку. Я объясню, что слышимый звук для людей имеет частоты от примерно 20 Гц до 20 000 Гц (или 20 кГц). Поскольку данная волна имеет частоту 4 Гц, она находится в пределах диапазона слышимого звука. Так что "слышимый звук" может быть верным ответом.
3. Ультразвук: Также я спрошу у школьника, знает ли он, какой диапазон частот относится к ультразвуку. Объясню, что ультразвук - это звук с частотой, превышающей пределы слышимого звука, то есть более 20 000 Гц (или 20 кГц). Поскольку данная волна имеет частоту 4 Гц, она ниже предела ультразвука. Поэтому "ультразвук" не может быть верным ответом.
4. Инфразвук: Также я спрошу у школьника, знает ли он, какой диапазон частот относится к инфразвуку. Я объясню, что инфразвук - это звук с частотой, меньшей, чем пределы слышимого звука, то есть менее 20 Гц. Поскольку данная волна имеет частоту 4 Гц, она находится в пределах диапазона инфразвука. Так что "инфразвук" может быть верным ответом.
Итак, после анализа диапазонов частот для каждого вида волны, мы приходим к выводу, что данная волна с частотой 4 Гц относится к инфразвуку. Если бы частота была больше 20 000 Гц, мы могли бы определить ее как ультразвук, а если бы частота была в диапазоне от 20 Гц до 20 000 Гц, волна была бы слышимым звуком.
Таким образом, правильный ответ - "инфразвук".
E = hc/λ,
где E - энергия фотона, h - постоянная Планка (6.626 x 10^-34 Дж∙с), c - скорость света (3 x 10^8 м/с), λ - длина волны фотона.
Подставим значения в формулу:
E = (6.626 x 10^-34 Дж∙с * 3 x 10^8 м/с) / (10^-5 м) = 1.988 x 10^-19 Дж.
Таким образом, энергия одного фотона инфракрасного света с длиной волны 10^-5 м составляет 1.988 x 10^-19 Дж.
2) Для нахождения работы выхода электронов из металла, связанной со светом, можно воспользоваться формулой:
W = hf - φ,
где W - работа выхода, h - постоянная Планка (6.626 x 10^-34 Дж∙с), f - частота фотона, φ - потенциал работы (работа выхода) электронов из металла.
Подставим значения в формулу:
f = 6 x 10^14 Гц,
W = (6.626 x 10^-34 Дж∙с * 6 x 10^14 Гц) - φ.
Задача не предоставляет значение работы выхода электронов из металла, поэтому точного ответа на этот вопрос не может быть. Необходимо знать значение потенциала работы металла.
3) Для нахождения работы выхода электронов из калия можно воспользоваться формулой:
W = hc/λ - φ,
где W - работа выхода, h - постоянная Планка (6.626 x 10^-34 Дж∙с), c - скорость света (3 x 10^8 м/с), λ - длина волны фотона, φ - потенциал работы (работа выхода) электронов из калия.
Переведем значение длины волны из сантиметров в метры:
λ = 6.2 x 10^-5 см = 6.2 x 10^-7 м.
Подставим значения в формулу:
W = (6.626 x 10^-34 Дж∙с * 3 x 10^8 м/с) / (6.2 x 10^-7 м) - φ.
Задача не предоставляет значение работы выхода электронов из калия, поэтому точного ответа на этот вопрос не может быть. Необходимо знать значение потенциала работы калия.
4) Для определения наибольшей скорости электрона, вылетающего из цезия, можно использовать формулу энергии фотона:
E = hf,
где E - энергия фотона, h - постоянная Планка (6.626 x 10^-34 Дж∙с), f - частота фотона.
Переведем значение длины волны света из нанометров в метры:
λ = 400 нм = 400 x 10^-9 м.
Выразим частоту фотона через длину волны света:
f = c / λ,
где c - скорость света (3 x 10^8 м/с).
Подставим значения в формулу:
f = (3 x 10^8 м/с) / (400 x 10^-9 м).
Теперь вычислим энергию фотона:
E = (6.626 x 10^-34 Дж∙с * (3 x 10^8 м/с) / (400 x 10^-9 м).
Так как дана работа выхода электронов из цезия, равная 1.89 эВ, можно использовать формулу:
E = φ + (1/2)mv^2,
где E - энергия фотона, φ - потенциал работы (работа выхода) электронов из цезия, m - масса электрона, v - скорость электрона.
Решим уравнение относительно скорости электрона:
v = √(2(E - φ) / m).
Подставим значения в формулу и вычислим:
v = √(2((6.626 x 10^-34 Дж∙с * (3 x 10^8 м/с) / (400 x 10^-9 м)) - 1.89 эВ) / (9.11 x 10^-31 кг).
Таким образом, наибольшая скорость электрона, вылетающего из цезия при освещении его светом с длиной волны 400 нм и работе выхода электронов равной 1.89 эВ, составляет значение, полученное из формулы выше.
5) Для вычисления частоты падающего света по известному задерживающему потенциалу можно использовать формулу:
φ = hf - eV,
где φ - потенциал работы (работа выхода) электронов из металла, h - постоянная Планка (6.626 x 10^-34 Дж∙с), f - частота фотона, e - заряд элементарного электрона (1.602 x 10^-19 Кл), V - задерживающий потенциал.
Переведем значение потенциала работы из вольтов в джоули:
φ = 1.2 В x 1.602 x 10^-19 Кл.
Подставим значения в формулу:
φ = (6.626 x 10^-34 Дж∙с * f) - 1.2 В x 1.602 x 10^-19 Кл.
Теперь решим уравнение относительно частоты фотона:
f = (1.2 В x 1.602 x 10^-19 Кл + 6.626 x 10^-34 Дж∙с * f) / (6.626 x 10^-34 Дж∙с).
Выразим f:
f - (6.626 x 10^-34 Дж∙с * f) = 1.2 В x 1.602 x 10^-19 Кл.
f - 6.626 x 10^-34 Дж∙с * f = 1.2 В x 1.602 x 10^-19 Кл.
f(1 - 6.626 x 10^-34 Дж∙с) = 1.2 В x 1.602 x 10^-19 Кл.
f = (1.2 В x 1.602 x 10^-19 Кл) / (1 - 6.626 x 10^-34 Дж∙с).
Таким образом, частота падающего света, при которой задерживающий потенциал на поверхности серебра составляет 1.2 В, равняется значению, полученному из формулы выше.