La tecnica del taglio laser permette di tagliare diversi tipi di materiale utilizzando un fascio molto intenso di luce laser.
Considera il caso di un laser da 500 W che viene utilizzato per tagliare l’acciaio inossidabile (densità d =7950 kg/m³,
temperatura di fusione T_f = 1660 K, calore specifico c = 510 J/(kg ∙ K), calore latente di fusione L_f = 270 kJ/kg).
Mediante un sistema di lenti, il fascio laser è focalizzato fino a formare un «puntino» del diametro di 0,30 mm.
La lastra da tagliare ha uno spessore s = 1,0 cm e si trova in un’officina alla temperatura di 270 K.
Una delle tecniche di taglio laser consiste nel far fondere il metallo nella zona del taglio, per poi eliminare la parte fusa grazie a un getto di gas.
(a) Calcola il valore dell’irradiamento nella zona contenuta nel «puntino» laser sulla superficie del metallo.
(b) Calcola il volume e la massa del cilindro di acciaio che ha come base il «puntino» di luce laser e per altezza lo spessore della lastra.
(c) Determina la quantità di energia che permette di fondere tale cilindro di acciaio, a partire dalla sua temperatura ambiente

L'irradiamento è definito : $$E_R=\frac{P}{A}$$ L'area irradiata è un cerchio di raggio 0.15 mm: $$E_R=\frac{P}{A}=\frac{P}{\pi r^2}=\frac{500}{\pi {(0.15\cdot {10}^{-3})}^2}\approx 7.1\cdot {10}^9\text{W/m²}$$ Calcoliamo il volume e la massa del cilindro di acciaio: $$\begin{array}{c}V=A\cdot s=\pi R^2\cdot s=\pi \cdot {(0.15\cdot {10}^{-3})}^2\cdot 0.01\approx 7.1\cdot {10}^{-10}\text{m²}\\ \\ m=\rho \cdot V=7950\cdot 7.1\cdot {10}^{-10}\approx 5.6\cdot {10}^{-6}\text{kg}\end{array}$$ La quantità di energia che permette di fondere il cilindretto di acciao la troviamo con la formula della calorimetria (dobbiamo anche includere la fusione dell'acciaio): $$Q=m{c}_s(T_f-T_a)+m{L}_f=5.6\cdot {10}^{-6}\cdot 510(1660-270)+5.6\cdot {10}^{-6}\cdot 270000\approx 5.5J$$