4. Лазер випромінює світлові імпульси з енергією W = 0,1 Дж. Частота повторення імпульсів ν = 10 Гц. Коефіцієнт корисної дії лазера, який визначається як відношення випромінюваної енергії до споживаної, становить η = 0,01. Який об'єм води V потрібно пропустити за час τ = 1 годину через охолоджуючу систему лазера, щоб вода нагрілася не більше, ніж на δt = 10 o С. Питома теплоємність води з = 4,2 Дж / (г • К). щільність води ρ = 1 г / см 3.
Рішення .
Потужність випромінювання лазера дорівнює добутку енергії одного імпульсу на частоту повторення:
Різлі = Wν.
Споживана лазером потужність по визначенню ККД є
РЛ = Pізл / η.
Отже, потужність, яка повинна бути відведена від лазера за допомогою системи охолодження, становить величину
Рухля = РЛ - Pізл = Pізл (1 - η) / η.
Кількості тепла, що відводиться системою охолодження за час τ,
Qохл = Pохл τ.
може бути виражено з використанням рівняння теплового балансу як
Qохл = ρVcδt.
Вирішуючи спільно записані співвідношення, отримуємо відповідь:
V = Wντ / (ρcδt) × (1 - η) / η = 8,49 л.
Відповідь. V = 8,49 л.