Bài 34.9 trang 99 SBT Vật Lý 12: Người ta dùng một laze hoạt động dưới chế độ liên tục để khoan một tấm...

34.9.  Người ta dùng một laze hoạt động dưới chế độ liên tục để khoan một tấm thép. Công suất của chùm laze là P = 10 W. Đường kính của chùm sáng là d = 1 mm. Bề dày của tấm thép là e = 2 mm. Nhiệt độ ban đầu là t₀ = 30°c.

a)  Tính thời gian khoan thép.

b) Tại sao nói kết quả tính được ở trên chỉ là gần đúng ?

Khối lượng riêng của thép : ( ho ) =7 800 kg/m³

Nhiệt dung riêng của thép : C = 448 J/kg.độ

 Nhiệt nóng chảy riêng của thép : (lambda) = 270 kJ/kg.

Điểm nóng chảy của thép : T_c = 1 535°c.

Hướng dẫn giải chi tiết

a) Thể tích thép cần nấu chảy :

(V = {{pi {d^2}e} over 4} = {{pi {{.10}^{ – 6}}{{.2.10}^{ – 3}}} over 4} = 1,{57.10^{ – 9}})

Khối lượng thép cần nấu chảy :

m = Vp = 1,57.10^-9.7 800 = 122.46.10^-7 kg.

Nhiệt lượng cần thiết để đưa khối thép lên điểm nóng chảy :

Q₁ = mc(T_c – t₀) = 122,46.10^-7.448( 1535 – 30) ;Q₁= 8,257 J

Nhiệt lượng cần thiết để chuyển khối thép từ thể rắn sang thể lỏng ở điểm nóng chảy .

Q₂ = m(lambda) = 122,46.10^-7.270.10³ = 3,306 J

Nhiệt lượng cần để nấu chảy thép : Q = Q₁ + Q₂ =8,257+ 3,306 = 11,563 J

Thời gian khoan thép :

(t = {Q over P} = {{1,1563} over {10}} = 1,1563s = 1,16s)

b) Thực ra, ta còn phải tốn rất nhiều nhiệt lượng để làm nóng một phần tấm thép xung quanh lỗ khoan và nhiệt lượng làm nóng môi trường xung quanh. Do đó số liệu ở trên chỉ là gần đúng.