ขอต้อนรับ ผู้มาเยือน กรุณา ล็อกอิน หรือ สมัครสมาชิก

ล็อกอินด้วยชื่อผู้ใช้ รหัสผ่่าน และระยะเวลาใช้งาน

 
Advanced search

41524 Posts in 6269 Topics- by 9522 Members - Latest Member: ghodeoun
Pages: 1   Go Down
Print
Author Topic: Radiation problem  (Read 74 times)
0 Members and 1 Guest are viewing this topic.
hakkobun
neutrino
*
Offline Offline

Posts: 2


« on: November 17, 2020, 11:11:23 PM »

ครูที่คณะผมนำโจทย์ข้อนี้มาสอน แต่ผมคิดว่าวิธีทำของครูมันผิดครับ รบกวนชี้แนะด้วยครับ

โจทย์ (Quoted):
The giant hornet Vespa mandarinia japonica preys on Japanese bees. However, if one of the hornets attempts to invade a beehive, several hundred of the bees quickly form a compact ball around the hornet to stop it. They don't sting, bite, crush or suffocate it. Rather they overheat it by quickly raising their body temperatures from the normal 35^\circ \text{ C} to 47^\circ  \text{ C} or 48^\circ  \text{ C}, which is lethal to the hornet but no the bees. Assume the following: 500 bees form a ball of radius R = 2.0  \text{ cm} for a time t = 20 \text{ min}, the primary loss of energy by the ball is by thermal radiation, the ball's surface has emissivity \varepsilon  = 0.80, and the ball has a uniform temperature. On average, how much additional energy must each bee produce during the 20  \text{ min} to maintain 47^\circ  \text{ C}?

วิธีทำของครู:

Q_{net} ที่ผึ้งแต่ละตัวต้องผลิต

\begin{array}{rcl} Q_{net} &=& \dfrac{P_{net}\Delta t}{N}=  \dfrac{\sigma \varepsilon A (T_{1} ^ 4 - T_{2} ^ 4) \Delta t}{N} \cr\cr & = & \dfrac{\sigma \varepsilon A ((\bold{47} + 273) ^ 4 - (\bold{35} + 273) ^ 4)\Delta t}{N}  \end{array}

ผมคิดว่าวิธีนี้มันผิดเพราะว่า

1) นิพจน์ที่ได้ออกมาเสมือนกับการหาค่าของ “พลังงานความร้อนสุทธิที่ผึ้งหนึ่งตัวซึ่งมีอุณหภูมิ 47 องศา ที่อยู่ในอากาศที่มีอุณหภูมิ 35 องศา จะสูญเสียไปผ่านการแผ่รังสีในช่วงเวลา \Delta t หรือก็คือพลังงานที่ผึ้งนั้นต้องใช้ในการคงอุณหภูมิร่างกายเอาไว้ที่ 47 ตลอด” แต่นั่นไม่ใช่สถานการณ์ในข้อนี้ โจทย์ไม่ได้บอกว่าอุณหภูมิของอากาศคือ 35 องศา และไม่มีวัตถุอะไรที่จะ supply พลังงานความร้อนในรูปการแผ่รังสีด้วยกำลังขนาด {\small\sigma \varepsilon A (\bold{35} + 273) ^ 4}  มาให้ผึ้งเลย (การสมมติว่าแตนที่อยู่ด้านในก็ถูกย่างจนมีอุณหภูมิ 47 องศาแล้วเช่นกัน น่าจะสมเหตุสมผล)

พอถามครูไปว่าอะไร supply  {\small\sigma \varepsilon A (\bold{35} + 273) ^ 4}  มาให้ผึ้ง ครูตอบว่า “ร่างกายของผึ้งเอง” ซึ่งผมคิดว่าไม่ถูกต้องครับ

2) ค่า Q_net นี้ควรขึ้นกับอุณหภูมิสิ่งแวดล้อม เพราะหากผึ้งจะฆ่าแตนด้วยวิธีนี้ในวันที่หิมะตก มันต้องใช้พลังงานในการคงให้อุณหภูมิร่างกายมันมีค่า 47 องศา มากกว่าในวันที่แดดแรง ๆ ผมคิดว่าคำตอบที่ถูกต้องควรจะเป็นการแทน T_{2} ด้วยอุณหภูมิของสิ่งแวดล้อมแทนครับ

ผมเข้าใจถูกผิดอย่างไร รบกวนชี้แนะด้วยครับ  Smiley

ปล. ผมได้ส่งไปถามครูที่สอนโดยตรงแล้วครับ แต่ก็ไม่ได้คำตอบที่ผมคิดว่าสมเหตุสมผล และเหมือนผมจะสื่อสารสิ่งที่ผมงงกับท่านไม่สำเร็จครับ เลยอยากจะมาขอความเห็นเพิ่มเติมครับ
ปล2. ผมทราบว่าโจทย์นี้ครูคัดลอกมาอีกต่อหนึ่ง แต่ไม่ทราบว่ามาจากหนังสือเล่มใด ขออภัยที่ไม่สามารถให้เครดิตได้ครับ
ปล3. มีคนเคยโพสท์เฉลยโจทย์ข้อนี้ (คิดว่าเป็นเฉลย official จากท้ายหนังสือ) ในเว็บอื่นแล้วและเขาเฉลยแบบเดียวกับที่ครูผมทำด้วย
« Last Edit: November 18, 2020, 05:24:57 AM by ปิยพงษ์ - Head Admin » Logged
ปิยพงษ์ - Head Admin
Administrator
SuperHelper
*****
Offline Offline

Posts: 6326


มีน้ำใจ ไม่อวดตัว มั่วไม่ทำ


WWW
« Reply #1 on: November 18, 2020, 05:34:12 AM »

1. โจทย์นี้มาจาก Halliday & Resnick FUNDAMENTALS OF PHYSICS 10th EDITION โดย JEARL WALKER ข้อ 56 บทที่ 18

2. โจทย์ถามหาพลังงานที่ผึ้งแต่ละตัวต้องผลิตเพิ่มเติมเพื่อให้แผ่รังสีที่อุณหภูมิ 47 องศา จากเดิมตอนที่มีอุณหภูมิ 35 องศา  เขาจึงเอาอัตราการแผ่รังสีที่อุณหภูมิใหม่ของผึ้งลบด้วยอัตราการแผ่รังสีที่อุณหภูมิเดิมของตัวผึ้งซึ่งไม่ใช่อุณหภูมิของสิ่งแวดล้อม

3. เขาไม่ได้ถามว่าผึ้งแผ่พลังงานสุทธิจากตัวเท่าใด ถ้าเป็นอย่างนั้นคงเอาอัตราการแผ่ออกลบด้วยอัตราการดูดกลืนรังสีจากสิ่งแวดล้อมตามที่คุณคิด
Logged

มีน้ำใจ ไม่อวดตัว มั่วไม่ทำ
hakkobun
neutrino
*
Offline Offline

Posts: 2


« Reply #2 on: November 18, 2020, 08:46:00 AM »

ขอบคุณครับอาจารย์ปิยพงษ์

อย่างนี้นี่เองครับ ผมแปล “additional energy must each bee produce” กับ “to maintain 47”  ผิดไปจากที่เขาต้องการสื่อสินะครับ   Smiley

« Last Edit: November 18, 2020, 08:47:37 AM by hakkobun » Logged
Pages: 1   Go Up
Print
Jump to: