Archimed của thế kỷ 21

Vào thế kỷ thứ 3 trước công nguyên, Archimed dùng gương cong để đốt cháy chiến thuyền của quân La Mã

Archimed

Vào thế kỷ 21, một số kiến trúc sư Anh lặp lại chiến công của Archimed bằng toà nhà 20 Fenchurch Street, London (còn gọi là Walkie-talkie building)

Walkie-talkie building

Toà nhà hội tụ ánh sáng mặt trời vào dãy nhà đối diện gây cháy cả thảm, yên xe đạp, làm chảy cả vỏ ô tô. Chỗ ánh sáng hội tụ đủ nóng để rán trứng. Xem thêm bài này: http://www.dailymail.co.uk/news/article-2409710/Walkie-Talkie-building-melting-bicycles-Light-reflected-construction-City-skyscraper-scorches-seat.html

Bài tập: giả sử ta có thể làm được những chiếc gương phản chiếu lý tưởng, có giới hạn nào cho nhiệt độ đạt được ở điểm hội tụ ánh sáng mặt trời hay không? Nếu có thì giới hạn là bao nhiêu độ?

10 responses to “Archimed của thế kỷ 21

  1. Theo nguyên lý 2 của nhiệt động lực học, em nghĩ rằng nếu nguồn của bức xạ là từ mặt trời, thì điểm hội tụ sẽ không có nhiệt độ lớn hơn nhiệt độ bề mặt của mặt trời ( nếu xem dịch chuyển đỏ khi photon đến trái đất là nhỏ).

  2. giả thử ta có gương lý tưởng gom ánh sáng lại một điểm.
    như thế không khác gì tụ photon lại cho nó vào một black body , nhiệt độ
    sẽ tỉ lệ nghịch với thể tích vật đen.
    như thế nó chỉ bị giới hạn bởi thể tích. giả thử thể tích này có thể nhỏ vô hạn thì nhiệt độ lớn vô hạn.
    Có thể dùng nguyên lý bất định để tính ra thể tích nhỏ nhất ta có thể “nhồi nhét” photon được không?

    • Đúng là đầu tiên tôi cứ tưởng có thể “nhồi” bao nhiêu photon vào một thể tích cũng được, tức là không có giới hạn cho nhiệt độ. Chỉ cần kích thước của thể tích này lớn hơn bước sóng của photon (đó là nguyên lý bất định). Thế nhưng như Dung Nguyen viết ở trên, điều này mâu thuẫn với định luật 2 của nhiệt động học. Như vậy có một lý do gì đó mà ta không thể “nhồi” như thế được.

  3. Em dốt vật lý nhưng biết google. Đáp án là 5500 độ (http://www.volker-quaschning.de/articles/fundamentals2/index_e.php).

  4. Hay là ta đặt vấn đề:
    Cho một thể tích đường kính bằng độ dài sóng. Có thể nhồi tối đa bao nhiêu photon? 1 ?
    Giống như nhốt ..hai con chó vào một chuồng!🙂

  5. một khi hạt photon rời mặt trời rồi thì nó … phải “quên” mất dĩ vãng , là nó được mẹ thái dương sinh ra, nó chạy lăng quăng rồi bị hướng vào một điểm,
    Thế mà ta có thể suy từ định luật 2 ra nhiệt độ max của nó, như thể nó mang cả dĩ vãng, “căn cước” có ghi rõ lý lịch: nhiệt độ của mẹ!
    kỳ bí thật! giải thích thế nào nhỉ!?

    • Tôi nghĩ là đơn giản thôi, bắt được một photon thì ta không biết nhiệt độ của mẹ là như thế nào, nhưng để làm nóng một vật thì ta cần rất nhiều photon. Qua tính chất thống kê của các photon này ta có thể suy ra nhiệt độ của mặt trời.

      • a! tôi “hiểu” rồi, quên mất là
        theo đl bolzmann thi độ dài sóng chỉ là hàm theo nhiệt độ, như thế quả là photon có .. lí lịch của mẹ!
        Mẹ nào con đó, mẹ càng nóng nảy, con càng.. lùn, sóng ngắn.. mẹ mát tính.. thì..vv🙂
        Nó chui vào chuồng vật đen rồi chui ra, ở trạng thái cân bằng thì vật đen cũng phát ra photon cùng độ dài sóng. như thế vật đen đó có cùng
        nhiệt độ với “mẹ”.
        Hiểu thế có đúng không ạ.
        cám ơn GS va ban Dung Nguyen.

  6. Vật đen tuyệt đối hấp thụ photon thì cũng phải phát xạ photon. Ít nhất là đường bức xạ đi vào được thì bức xạ cũng có thể đi ra được. Một ý nữa là công suất bức xạ của vật đen tuyệt đối không phụ thuộc vào hình dạng mà chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ W=\sigma T^4. Nếu giả sử ta có thể hội tụ toàn bộ bức xạ của mặt trời vào vật đen ta muốn thì đến trạng thái cân bằng, tức là năng lượng đi vào bằng năng lượng đi ra ta có thể cân bằng nhiệt độ giữa mặt bề mặt mặt trời và vật đen mà ta hội tụ ánh sáng vào. Còn trước trạng thái đó, nhiệt độ của vật đen vẫn tiếp tục tăng vì phát xạ ít hơn hấp thụ.
    Vì photon là boson, nên có thể nhốt bao nhiêu cũng được nếu chuồng đủ rộng, nhưng vấn đề là cửa đuổi photon vào cũng là cửa mà photon có thể sổng ra.

  7. Bài toán này còn thú vị hơn em nghĩ. Vì mặt trời không phải là nguồn điểm, nên không thể hội tụ toàn bộ ánh sáng phát ra từ mặt trời vào một điểm, theo brightness theorem thì có thể chứng minh được là bằng bất cứ dụng cụ quang hình học nào, cũng không thể làm cho một đơn vị diện tích bề mặt được chiếu tới thu được nhiều năng lượng hơn bức xạ từ một đơn vị diện tích bề mặt của mặt trời. Điều này cũng phù hợp với nguyên lý 2 của nhiệt động lực học là dùng thiết bị quang học, không thể thu được bức xạ có nhiệt độ cao hơn bức xạ của nguồn.

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s