Question

С какой наименьшей скоростью должен лететь свинцовый шарик, чтоб во время удара об поверхность он расплавился? Считать, что 80% кинетической енергии изменилось на внутрешнюю енергию шарика, а температура шарика до удара была равна 127°С.

Answer 1

• из механики мы знаем, что A = Q = ΔEk

○ однако это условие в данной задаче не выполняется, так как кинетическая энергия шарика идет на его нагревание и плавление с КПД 80% по условию. запишем это:

Q = 0.8 ΔEk или, если допустить, что начальная скорость шарика - ноль, то Q = 0.8 Ek

• количество теплоты Q пойдет на нагрев и плавление (отметим, что температура плавления свинца 327.5 °С):

Q = c m (327.5 - 127) + λ m

• кинетическая энергия шарика равна

Ek = (m v²)/2

○ из условия Q = 0.8 Ek получаем, что

v = √(2.5 (λ + 200.5 c)).

• удельная теплота плавления свинца равна λ = 25 кДж/кг
• удельная теплоемкость свинца равна c = 130 Дж/(кг °С)

v = sqrt(2.5*(25*10^(3)+200.5*130)) ≈ 357.3 м/c