Номер 9, страница 196, часть 2 - гдз по физике 9 класс учебник Белага, Воронцова

Часть 2. Глава 11. Квантовые явления. Параграф 109. Лабораторные и исследовательские работы. Темы исследовательских и проектных работ - номер 9, страница 196.

Условие.

• Солнечная «печка».

Решение.

Решение

Солнечная «печка» или солнечная печь — это установка, которая использует концентрированную солнечную энергию для получения очень высоких температур. Она является одним из видов гелиоустановок (устройств, использующих энергию Солнца) и представляет собой мощный инструмент для науки и промышленности.

Принцип её действия основан на концентрации солнечных лучей в одной точке (фокусе) с помощью системы зеркал. Солнечный свет, приходящий от удаленного Солнца, можно считать параллельным пучком лучей. Когда эти лучи отражаются от вогнутой параболической поверхности, они, согласно законам геометрической оптики, собираются в одной точке — фокусе. В этой точке концентрируется огромное количество световой энергии, которая преобразуется в тепловую, что позволяет достигать температур в несколько тысяч градусов Цельсия.

Типичная крупная солнечная печь состоит из двух основных зеркальных систем. Первая система — это поле гелиостатов. Гелиостаты представляют собой множество плоских зеркал, которые оснащены системой слежения за Солнцем и автоматически поворачиваются так, чтобы постоянно отражать солнечные лучи в одном и том же направлении, независимо от положения Солнца на небе. Вторая система — это концентратор. Это большое стационарное параболическое зеркало (или мозаика из множества небольших зеркал, образующих параболоид), на которое гелиостаты направляют собранный ими солнечный свет. Концентратор, в свою очередь, фокусирует весь этот свет в небольшой области — фокальной зоне, где и располагается нагреваемый объект (например, тигель для плавки материалов).

Благодаря возможности получать сверхвысокие температуры без загрязнения продуктами сгорания, солнечные печи находят применение в различных областях. В научных исследованиях их используют для изучения свойств материалов при экстремальных температурах, например, для аэрокосмической отрасли или ядерной энергетики. В промышленности — для плавки тугоплавких металлов и оксидов, получения сверхчистых материалов и производства наноматериалов. В энергетике — для производства водорода путем высокотемпературного разложения воды. В экологии — для переработки и обезвреживания опасных отходов. Самой известной является Большая солнечная печь в Одейлло (Франция) с мощностью 1 МВт и температурой в фокусе до 3500 °C.

Ключевыми преимуществами солнечных печей являются экологическая чистота (используется возобновляемый источник энергии — Солнце), возможность достижения очень высоких температур и «чистый» нагрев, при котором нагреваемый образец не загрязняется продуктами сгорания топлива. Основные недостатки — это зависимость от погодных условий и времени суток, высокая стоимость строительства и необходимость выделения больших земельных участков под поле гелиостатов.

Ответ: Солнечная «печка» — это оптико-механическая система, использующая зеркала для концентрации солнечного света в одной точке (фокусе) и получения в ней сверхвысоких температур (до 3500–4000 °C). Основные компоненты — поле подвижных зеркал-гелиостатов, отслеживающих Солнце, и большой стационарный параболический концентратор, фокусирующий лучи. Солнечные печи применяются для научных исследований материалов, в промышленности для плавки тугоплавких веществ, получения сверхчистых материалов, а также для производства водородного топлива. Это экологически чистый источник тепла, но его работа зависит от погоды и времени суток, а строительство является дорогостоящим.