При какой скорости пули из свинца она полностью расплавится при ударе о стенку, если 80% ее энергии будет затрачено на нагревание стенки? начальная температура пули 27ос, температура плавления 327ос, удельная теплота плавления свинца 25 кдж /кг, удельная теплоемкость свинца 130 дж/кг *ос
1. Закон сохранения энергии, который говорит нам, что энергия до удара должна равняться энергии после удара.
2. Формула для расчета кинетической энергии пули: E = (1/2)mv^2, где E - кинетическая энергия, m - масса пули, v - скорость пули.
3. Формула для расчета теплоты, переданной стенке при нагревании: Q = mcΔT, где Q - теплота, m - масса стенки, c - удельная теплоемкость свинца, ΔT - изменение температуры.
4. Формула для расчета теплоты, необходимой для плавления свинца: Q = mL, где Q - теплота, m - масса свинца, L - удельная теплота плавления свинца.
Теперь решим задачу:
1. Зная, что 80% энергии пули будет затрачено на нагревание стенки, мы можем написать уравнение для закона сохранения энергии:
(0.8)E = Q, где E - кинетическая энергия пули, Q - теплота, переданная стенке при нагревании.
2. Выразим кинетическую энергию через массу и скорость пули:
E = (1/2)mv^2
3. Заменим выражение для кинетической энергии в уравнении закона сохранения энергии:
(0.8)((1/2)mv^2) = Q
4. Распишем выражение для теплоты, переданной стенке, используя формулу для расчета теплоты при нагревании:
(0.8)((1/2)mv^2) = mcΔT
5. Выразим ΔT:
ΔT = (0.8)((1/2)v^2)/c
6. Зная, что температура плавления равна 327°C, найдем изменение температуры от начальной температуры до температуры плавления:
ΔT = 327 - 27 = 300°C
7. Заменим в выражении для ΔT значение:
(0.8)((1/2)v^2)/c = 300
8. Теперь найдем скорость пули:
v^2 = (300 * c) / ((0.8) * (1/2)) = 750 * c
9. Возведем обе части уравнения в квадрат:
v^2 = 2 * 750 * c
10. Извлечем квадратный корень и получим значение скорости:
v = √(2 * 750 * c)
Таким образом, при данной скорости пули она полностью расплавится при ударе о стенку. Решение зависит от значений удельной теплоемкости свинца и подразумевает предварительный подсчет по формулам, чтобы получить конкретное числовое значение скорости.