Рассмотрим пузырек, возникающий около горячего дна. Увеличиваясь в объеме, пузырек увеличивает площадь своего соприкосновения с еще недостаточно прогревшейся водой. В результате воздух и пар внутри пузырька охлаждаются, их давление уменьшается, и тяжесть слоя воды "захлопывает" пузырек. В этот момент закипающая вода издает характерный шум. Он возникает из-за ударов воды о дно сосуда там, где захлопываются пузырьки.
При приближении температуры нижних слоев воды к 100 °С давление внутри пузырьков сравнивается с давлением, существующим вокруг них, после чего пузырьки начинают расширяться. С увеличением объема пузырьков растет и действующая на них выталкивающая (архимедова) сила. Под действием этой силы наиболее крупные пузырьки отрываются от стенок сосуда и поднимаются вверх. Если верхние слои воды еще не успели нагреться до 100 °С, то в такой (более холодной) воде часть водяного пара внутри пузырьков конденсируется и уходит в воду; пузырьки при этом сокращаются в размерах, и сила тяжести заставляет их снова опускаться вниз. Здесь они опять увеличиваются и вновь начинают всплывать вверх. Попеременное увеличение и уменьшение пузырьков внутри воды сопровождается возникновением в ней характерных звуковых волн: закипающая вода «шумит».
Когда вся вода прогреется до 100 °С, поднявшиеся наверх пузырьки уже не сокращаются в размерах, а лопаются на поверхности воды, выбрасывая пар наружу Возникает характерное бульканье .
Оптический нагрев поглощающей среди. Быстрый нагрев поверхности металла лазерным импульсом. Лазерный отжиг полупроводников. Светореактивное давление. Лазерное сверхсжатие вещества. Физические принципы лазерного термоядерного синтеза.Оптический нагрев поглощающей среды. С тепловым действием оптического излучения — превращением энергии светового поля в тепло — мы хорошо знакомы из повседневного опыта. Концентрируя солнечное излучение с линз или зеркал, можно сильно нагреть поглощающее свет тело. В современных “солнечных печах” метачл удается нагреть до температур в несколько тысяч градусов — предел достижимой температуры ставят законы термодинамики. Тепловое действие солнечного излучения успешно используется в энергетике. Регистрация теплового действия может быть положена в основу прямых измерений энергии и мощности света.Физика теплового действия света проста. Световая волна возбуждает движение свободных и связанных зарядов в среде. Кинетическая энергия зарядов частично рассеивается при столкновениях зарядов с другими частицами, при взаимодействии с колебаниями решетки в кристалле и т. п., превращаясь в конечном счете в тепло. В результате температура среды повышается.Интенсивность же световой волны, в соответствии с законом сохранения энергии, уменьшается по мере увеличения расстояния, пройденного ею в среде, т. е. возникает поглощение света. Во многих случаях процесс поглощения бегущей волны описывается законом БугераI(z) ~ 10 exp(-Sz). (Д2.1)Величина S, имеющая размерность см-1, называется коэффициентом поглощения. На расстоянииЬ0 = 6- (Д2.2)называемом глубиной поглощения, интенсивность света уменьшается в е раз.Тепловые процессы в поглощающей свет среде описываются уравнением теплопроводности. Величина приращения температуры в некоторой точке среды T(t, х, у, z) удовлетворяет уравнению^Ж = ж(0 + 0 + Ш + (1“Л)"ое"'’' W2-3)где р — плотность, Ср — теплоемкость, х — коэффициент теплопроводности,R — коэффициент отражения.Поглощение света вызывает появление распределенных источников тепла. Выделение энергии в некоторой точке пространства приводит к росту температуры среды СО скоростью ~ 51о/(рСр). С этим процессом, однако, конкурирует процесс растекания тепла (термодиффузии), скорость которого пропорциональна
условие равновесия m*g=k*x
x=m*g/k=250*10/15 000=2,5/15=0,167 м
ответ x=16,7 см