Два металлических идеально отражающих плоских зеркала, воздух между которыми откачан до состояния глубокого вакуума, расположены на расстоянии h=1 см друг от друга. Между зеркалами перпендикулярно им, примерно посередине, размещен нагревательный элемент в виде проволочки сопротивлением R=2 кОм. По проволочке идет ток I=5 А, температура проволочки остается при этом постоянной. На расстоянии L=150 см от проволочки помешен тонкий диск диаметра h, почти касающийся зеркал и поглощающий п=60% падающего на него излучения. Чему равна мощность энергии, поглощаемого диском излучения? Ответ выразить в ваттах.

Для решения данной задачи воспользуемся законом Стефана-Больцмана, который гласит, что мощность излучения тела пропорциональна четвертой степени его температуры.

Мощность излучения проволочки: P1 = σ * T^4 * S1,

где σ - постоянная Стефана-Больцмана, T - температура проволочки, S1 - площадь поверхности проволочки.

Мощность излучения диска: P2 = ε * σ * T^4 * S2,

где ε - коэффициент поглощения диска, S2 - площадь поверхности диска.

Так как мощность излучения проволочки равна мощности поглощаемой диском излучения, то:

P1 = P2, σ * T^4 * S1 = ε * σ * T^4 * S2, S2 = S1 * (1 - ε).

Так как диск почти касается зеркал, то его площадь можно принять равной площади зеркал:

S2 = π * (h/2)^2.

Теперь можем найти мощность энергии, поглощаемую диском излучения:

P = ε * σ * T^4 * S2 = ε * σ * T^4 * π * (h/2)^2.

Подставляем известные значения и решаем:

P = 0.6 * 5.67 * 10^-8 * T^4 * π * (0.01/2)^2 = 0.6 * 5.67 * 10^-8 * T^4 * π * 0.00025 = 5.1 * 10^-12 * T^4.

Ответ: мощность энергии, поглощаемой диском излучения, равна 5.1 * 10^-12 * T^4 в ваттах.