Zadanie ZF-916
o zadaniu...
- Publikacja w Delcie: listopad 2016
- Publikacja elektroniczna: 1 listopada 2016
Oszacuj parametry soczewki skupiającej, którą można zapalić drewnianą drzazgę. Przyjmij, że temperatura zapłonu drewna wynosi około
W bezchmurny dzień na powierzchnię Ziemi dociera około
mocy promieniowania słonecznego; stała Boltzmanna to
Rozmiary kątowe tarczy słonecznej widzianej z Ziemi wynoszą około 

Średnica obrazu będzie równa
i na krążku o tej średnicy zostanie skupiona cała moc padająca na powierzchnię soczewki - niech średnica soczewki wynosi
Drewno ma małe przewodnictwo cieplne, przyjmijmy więc w grubym przybliżeniu, że głównym mechanizmem utraty ciepła z jego powierzchni będzie promieniowanie termiczne. Temperatura
powierzchni ustali się, gdy moc docierająca od Słońca na powierzchnię obrazu po skupieniu przez soczewkę będzie równa mocy wypromieniowanej przez powierzchnię obrazu. Mamy więc równanie:
(
273) K. Ostatecznie otrzymujemy:
W naszych obliczeniach, poza przewodnictwem ciepła w drewnie, pominęliśmy straty energii podczas przechodzenia promieniowania przez materiał soczewki oraz straty wynikające ze zjawiska konwekcji w powietrzu i wad optycznych soczewki (aberracja sferyczna i chromatyczna). Rzeczywisty stosunek
pozwalający za pomocą soczewki zapalić drewno jest z tych powodów 3 do 4 razy większy, niż to wynika z naszego oszacowania.