Оцените, за какое минимальное время тон может "разрезать" стальную трубу диаметром d = 3 см и толщиной стенок h = 2мм. Удельная теплота плавления её материала равна L = 84 кДж/кг, плотность материала равна р = 7.8 г/см3. Диаметр сечения лазерного луча d = 5 мм. В этой грубой оценке считайте, что вся энергия излучения расходуется только на плавление. Расплавленный материал моментально удаляется из зоны резания струёй газа. Отражением света от трубы также следует пренебречь.
Для начала найдем массу стальной трубы:
V = π(d/2)^2 h = π(3/2)^2 0.2 = 0.141 м^3
m = V p = 0.141 7.8 = 1.10 кг
Теплота, необходимая для плавления трубы:
Q = m L = 1.1 84 = 92.4 кДж
Мощность лазера равна 50 кВт, следовательно, для плавления трубы потребуется время:
t = Q / P = 92.4 / 50 = 1.848 с
Ответ: минимальное время, за которое тон может "разрезать" стальную трубу, составляет 1.8 секунды.