Đề bài
Người ta dùng một laze \[C{O_2}\] có công suất \[P = 10W\] để làm dao mổ. Tia laze chiếu vào chỗ nào sẽ làm cho nước của phần mô ở chỗ đó bốc hơi và mô bị cắt. Chùm tia laze có bán kính \[r = 0,1mm\] và di chuyển với tốc độ \[\nu = 0,5cm/s\] trên bề mặt của một mô mềm.
a] Tính nhiệt lượng cần thiết để làm bốc hơi \[1m{m^3}\] nước ở \[{37^o}C\]
b] Tính thể tích nước mà laze có thể làm bốc hơi trong \[1{\rm{s}}\]
c] Ước tính chiều sâu cực đại của vết cắt.
Nhiệt dung riêng của nước: \[c = 4,18kJ/[kg.K]\]
Nhiệt hóa hơi riêng của nước: \[L = 2260kJ/kg\]
Phương pháp giải - Xem chi tiết
Sử dụng công thức: Năng lượng laze thực hiện hai nhiệm vụ đưa nước đến nhiệt độ sôi và làm nước chuyển từ thể lỏng sang khí ở điểm sôi
+ Nhiệt lượng cần để đưa nước đến nhiệt độ sôi là: \[{Q_1} = mc\Delta t\]
+ Nhiệt lượng làm nước chuyển từ thể lỏng sang khí ở điểm sôi: \[{Q_2} = m\lambda \]
Lời giải chi tiết
a] + Nhiệt lượng cần để đưa nước đến nhiệt độ sôi là: \[{Q_1} = mc\Delta t = DVc[{T_s} - {t_0}]\]
+ Nhiệt lượng làm nước chuyển từ thể lỏng sang khí ở điểm sôi: \[{Q_2} = m\lambda = DV\lambda \]
Nhiệt lượng của laze cần thiết làm bốc hơi \[1m{m^3}\] nước ở \[{37^o}C\]:
\[\begin{array}{l}Q = {Q_1} + {Q_2} \\= DVc[{T_s} - {t_0}] + DV\lambda \\ = {1000.10^{ - 9}}.4180.[100 - 37] \\+ {1000.10^{ - 9}}.2260.1000 = 2,52J\end{array}\]
b] Ta có
\[\begin{array}{l}Q = Pt\\ \Leftrightarrow DV'c[{T_s} - {t_0}] + DV'\lambda = P.t\\ \Rightarrow V' = \dfrac{{Pt}}{{Dc[{T_s} - {t_0}] + D\lambda }} \\= \dfrac{{10.1}}{{1000.4180.[100 - 37] + 1000.2260}}\\ = 0,{3765.10^{ - 9}}{m^3} = 0,3765m{m^3}\end{array}\]
c]
+ Chiều dài vết cắt trong \[1s\] : \[l = vt = v\]
+ Diện tích vết cắt: \[S = 2r.l = 2r.v\]
+ Chiều sâu vết cắt:
\[h = \dfrac{{V'}}{S} = \dfrac{{0,{{3765.10}^{ - 9}}}}{{2.0,{{1.10}^{ - 3}}.0,{{5.10}^{ - 2}}}}\\ = 0,{3765.10^{ - 3}}m = 0,3765mm\]