Номер 796, страница 120 - гдз по физике 9 класс сборник вопросов и задач Марон, Марон

Модели атомов. Поглощение и испускание света атомами. Радиоактивные превращения атомных ядер. Закон радиоактивного распада. Строение атома и атомного ядра. Использование энергии атомных ядер - номер 796, страница 120.

796. При прохождении электрического тока по вольфрамовой нити лампы накаливания излучается свет. Объясните, почему это происходит.

Решение

Излучение света вольфрамовой нитью лампы накаливания при прохождении через неё электрического тока происходит из-за теплового действия тока. Процесс можно описать следующими этапами:

1. Электрический ток представляет собой направленное движение заряженных частиц (электронов) по проводнику. Вольфрамовая нить, являясь проводником, обладает электрическим сопротивлением. Движущиеся электроны сталкиваются с ионами кристаллической решётки вольфрама, в результате чего кинетическая энергия электронов преобразуется во внутреннюю энергию нити.

2. Увеличение внутренней энергии проводника проявляется в его нагревании. Количество теплоты ($Q$), которое выделяется в нити, описывается законом Джоуля–Ленца: $Q = I^2 \cdot R \cdot t$, где $I$ — сила тока, $R$ — сопротивление нити, $t$ — время прохождения тока. Нить лампы делают очень тонкой и длинной, чтобы её сопротивление $R$ было большим. Это приводит к выделению значительного количества теплоты и, как следствие, к сильному нагреву нити.

3. Нить накаливания нагревается до очень высокой температуры (более 2000 °C). В качестве материала используется вольфрам, так как у него одна из самых высоких температур плавления среди металлов (около 3422 °C), что позволяет нити светиться, не расплавляясь.

4. Любое тело, нагретое до высокой температуры, начинает излучать электромагнитные волны. Это явление называется тепловым излучением. При достаточно высокой температуре (состоянии накала) тело начинает испускать излучение в видимой части спектра. Именно это излучение раскалённой вольфрамовой нити мы и воспринимаем как свет.

Таким образом, в лампе накаливания происходит последовательное превращение энергии: электрическая энергия тока преобразуется в тепловую энергию нити, а та, в свою очередь, — в энергию светового излучения.

Ответ: Электрический ток, проходя по вольфрамовой нити с большим сопротивлением, сильно нагревает её (тепловое действие тока). Раскалённая до высокой температуры нить начинает излучать видимый свет.