Người ta dùng một laze CO2 có công suất P = 10 W để làm dao mổ

Bài 34: Sơ lược về laze

Bài 34.10 trang 100 Sách bài tập Vật Lí 12: Người ta dùng một laze CO₂ có công suất P = 10 W 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 = 0,1 mm và di chuyển với tốc độ v = 0,5 cm/s trên bề mặt của một mô mềm.

a) Tính nhiệt lượng cần thiết để làm bốc hơi 1 mm³ nước ở 37^oC.

b) Tính thể tích nước mà tia laze có thể làm bốc hơi trong 1 s.

c) Ước tính chiều sâu cực đại của vết cắt.

Nhiệt dung riêng của nước : C = 4,18 kJ/(kg.K).

Nhiệt hoá hơi riêng của nước : L = 2 260 kJ/kg.

Lời giải:

a) Khối lượng nước cần làm cho bốc hơi :

m = V_p = 1.10^-6 kg với V = 1 mm³ = 1.10^-9 m³ và ρ = 1000kg/m³.

Nhiệt lượng cần thiết để đưa khối nước từ 37^oC đến điểm sôi .

Q₁ = mC( 100 - 37) = 1.10^-6.4 180.63 = 0,26334 J

Nhiệt lượng cần thiết để làm khối nước chuyển từ thể lổng sang thể khí ở điểm sôi :

Q₂ = mL= 1.10^-6.2 260.10³ = 2,26 J

Nhiệt lượng cần thiết để làm bốc hơi 1 mm³ nước ở 37^oC :

Q = Q₁ + Q₂ = 0,26334 + 2,26 = 2,52334 J = 2,52 J

b) Nhiệt lượng mà vùng mô bị chiếu nhận được từ tia laze trong 1 s:

Q’ = ℘.1 = 10J

Thể tích nước bị bốc hơi trong 1s:

V' = Q'/Q = 10/2,52334 = 3,963 mm³

c) Chiều dài của vết cắt trong 1s:

l = v.1 = 0,5cm = 5mm

Diện tích của vết cắt trong 1s

S = 2rl = 2.0,15 = 1 mm²

Chiều sâu cực đại của vết cắt:

h = V'/S = 3,963/1 = 3,963mm ≈ 4mm.