Fysikprovet 2008 fråga 8
Ett järnstycke som skall smidas värms upp, och har vid ett visst tillfälle temperaturen c:a 1000 grader celsius. I vilken del av det elektromagnetiska spektrat ligger då den typiska strålningen från järnstycket?
A: Gammastrålning
B: UV
C: IR
D: Mikrovågor
Vet inte riktig vad jag behöver ta reda på här. Jag antar att det är våglängden men vilken formel blir det då? Formlerna för svartkroppsstrålning eller Wiens förskjutning lag fungerar inte. Ska man bara veta svaret?
PS: svaret är IR
Hero skrev:
Wiens förskjutning lag fungerar inte.
Jodå
(Eller så kör man uteslutningsmetoden: Kan det bli gammastrålning från glödande järn? Osv.)
Hur menar du? Jag tror att man kan utesluta gamma och UV strålningar för att det krävs stor mängd energi för de. Men varför blir svaret just IR?
Wiens lag ger en våglängd som är typ fem gånger så lång som våglängden där solen strålar mest energi.
Om man värmer järn börjar det glöda, d v s sänder ut synligt ljus. Detta alternativ är inte med, och då är det rimligt att välja det som ligger "närmast under" i energi.
Så man kan komma fram till svaret genom att eliminera de andra alternativen? Alltså finns det inget att räkna på utan bara logisk tänkande. Så vi eliminerar UV och Gammastrålar för att det krävs mycket större energinivåer för de. Eftersom järn glöder vilket är synligt när man värmer den. Så det är energinivåer för synligt ljus och det närmsta är IR. Och vi kan utelsuta mikrovågor för energinivåerna är för låga? eller övertänker jag?
Varför gick det inte bra med svartkroppstrålning?
Hero skrev:
Alltså finns det inget att räkna på utan bara logisk tänkande.
Jag visade ett sätt att räkna med Wiens förskjutningslag.
Jag vet inte hur det är med MaFy-provet, hur mycket tid man har, men det känns som att man ska göra sådana här uppgifter snabbt utifrån vad man vet eller utifrån en enkel överslagsberäkning. Miniräknare var inte tillåtna, om jag har fattat rätt.
Så svartkroppsstrålning är P=Area*(Stefan-boltzmanns konstant)*temperatur^4*emissionstal om jag inte har fel. Area eller effekt är inte given inte heller P/A alltså emittansen. Om vi skulle anta att järn blocket var en svartkropp så skulle emissionstalet bli =1 och temperatur har vi redan. Men vi har inte tillräckligt med värden för att kunna räkna ut våglängden I think.
Genom Wiens förskjutning lag får jag att våglängden blir 0.00000227606m = 2.27806 mikrometer = 2278.06 nanometer
Elektromagnetiska spektrum för Infraröd ljus är : 740 nm–1 m
Så Wiens förskjutningar fungerar inte heller tror jag. Det var därför jag var så förvirrad har inte heller en bra förklaring till varför det inte fungerar. Tänker mer på att det här är den maximala våglängden kan vara.
Hero skrev:Elektromagnetiska spektrum för Infraröd ljus är : 740 nm–1 m
Så Wiens förskjutningar fungerar inte heller tror jag. Det var därför jag var så förvirrad har inte heller en bra förklaring till varför det inte fungerar. Tänker mer på att det här är den maximala våglängden kan vara.
Området för infrarött är våglängder som är längre än rött ljus och kortare än radiovågor. Och det du räknade ut är ju längre än 740 nm. Vad är problemet??
(Men våglängder på 1 meter är radio och tv osv.)
Och det är inte den maximala våglängden. Det är våglängdsområdet där den utstrålade energi är maximal.
För solen (6000 grader) en halv mikrometer. Så i det här fallet fem gånger lägre temperatur, fem gånger längre våglängd, 2,5 mikrometer.
Det var jag som missuppfattade det jag räknade ut. Och jag skrev fel det ska det vara 1mm istället för 1 meter. Så:
IR ljus 740nm-1mm och 2278.06nm hamnar i intervallet
Alltså fungerar Wiens förskjutningslag.
Jag har gjort fysikprovet nu från 2007 och 2008 och båda hade frågor om det elektromagnetiska spektrumet. Jag kan räkna med Wiens förskjutnings lag utan räknare men hur ska jag kunna veta om den elektromagnetiska spektrumet? Kommer nog att lära mig spektrumet för de olika ljusvågorna men finns det ett enklare sätt?
