Bài 34.10 trang 100 SBT Vật Lí 12

Đề bài

Người ta dùng một laze \(C{O_2}\) có công suất \(P = 10W\) để làm dao mổ. Tia laze chiếu vào chỗ nào sẽ làm cho nước của phần mô ở chỗ đó bốc hơi và mô bị cắt. Chùm tia laze có bán kính \(r = 0,1mm\) và di chuyển với tốc độ \(\nu  = 0,5cm/s\) trên bề mặt của một mô mềm.

a) Tính nhiệt lượng cần thiết để làm bốc hơi \(1m{m^3}\) nước ở \({37^o}C\)

b) Tính thể tích nước mà laze có thể làm bốc hơi trong \(1{\rm{s}}\)

c) Ước tính chiều sâu cực đại của vết cắt.

Nhiệt dung riêng của nước: \(c = 4,18kJ/(kg.K)\)

Nhiệt hóa hơi riêng của nước: \(L = 2260kJ/kg\)

Lời giải chi tiết

a) + Nhiệt lượng cần để đưa nước đến nhiệt độ sôi là: \({Q_1} = mc\Delta t = DVc({T_s} - {t_0})\)

+ Nhiệt lượng làm nước chuyển từ thể lỏng sang khí ở điểm sôi: \({Q_2} = m\lambda  = DV\lambda \)

Nhiệt lượng của laze cần thiết làm bốc hơi \(1m{m^3}\) nước ở \({37^o}C\):

\(\begin{array}{l}Q = {Q_1} + {Q_2} \\= DVc({T_s} - {t_0}) + DV\lambda \\ = {1000.10^{ - 9}}.4180.(100 - 37) \\+ {1000.10^{ - 9}}.2260 = 0,2656J\end{array}\)

b) Ta có

\(\begin{array}{l}Q = Pt\\ \Leftrightarrow DV'c({T_s} - {t_0}) + DV'\lambda  = P.t\\ \Rightarrow V' = \dfrac{{Pt}}{{Dc({T_s} - {t_0}) + D\lambda }} \\= \dfrac{{10.1}}{{1000.4180.(100 - 37) + 1000.2260}}\\ = 0,{3765.10^{ - 9}}{m^3} = 0,3765m{m^3}\end{array}\)

c)

+ Chiều dài vết cắt trong \(1s\) : \(l = vt = v\)

+ Diện tích vết cắt: \(S = 2r.l = 2r.v\)

+ Chiều sâu vết cắt:

\(h = \dfrac{{V'}}{S} = \dfrac{{0,{{3765.10}^{ - 9}}}}{{2.0,{{1.10}^{ - 3}}.0,{{5.10}^{ - 2}}}}\\ = 0,{3765.10^{ - 3}}m = 0,3765mm\)