Присоединиться

11 класс·высокий уровень

Объясните это явление, исходя из известных физических законов и

Условие

Если зимой в мороз открыть форточку на улицу, то контуры наружных предметов — домов, деревьев, людей — при наблюдении из комнаты кажутся колеблющимися и искажаются. Объясните это явление, исходя из известных физических законов и закономерностей, и оцените, насколько отличаются показатели преломления n воздуха на улице при температуре около −30 °C и воздуха, выходящего из форточки при температуре +25 °C. Известно, что показатель преломления газа при нормальных условиях отличается от единицы на малую величину, пропорциональную концентрации молекул газа. В частности, для воздуха при 0 °C разница n - 1 ≈ 3 · 10⁻⁴. Давление в комнате и на улице считайте приблизительно одинаковым.

Формат задания

Развёрнутый ответ: короткого ответа здесь нет — оценивается само рассуждение. Разбор откроется после входа.

Решение по шагам

  1. Как рассуждать

    Теплый и холодный воздух имеет разные показатели преломления. Дрожание контуров наружных предметов связано с явлением преломления света на нестабильной границе холодного уличного воздуха и потока теплого воздуха, выходящего из комнаты. Поскольку углы падения света на границу холодного и теплого воздуха меняются, то, согласно закону преломления света, меняются и углы преломления, и изображения предметов искажаются и дрожат.2. Добавка к единице в показателе преломления газа пропорциональна концентрации N молекул газа, которая в силу уравнения Клапейрона — Менделеева равна N=p/kT,N=p/kT, где p — давление, практически одинаковое для воздуха снаружи и в потоке из форточки, k — постоянная Больцмана, T — абсолютная температура, различающаяся в потоке газа и на улице.3. Таким образом, n−1=A/T,n - 1=A/T, где A — некоторый коэффициент пропорциональности, который можно определить, зная из условия значение этой разности при 0 °C: n0−1=A/273K≈3⋅10−4,n_0 - 1=A/273K\approx3 \cdot 10^{-4} , так что A≈273⋅3⋅10−4K=819⋅10−4KA\approx 273 \cdot 3 \cdot 10^{-4} K=819 \cdot 10^{-4} K

Осталось ещё 1 шаг

  1. В комнате при +25 °C n_1 - 1=819 · 10^-4 /298…

Получить полное решение

Бесплатно · займёт минуту

Другие задачи по теме «МКТ — квантовая физика, качественная задача»