Свинцовая дробинка, летящая со скоростью 100м/с, попав в лоску, углубилась в нее.На сколько градусов нагреется дробинка , если 50%выделенной при ударетеплоты пошло на ее нагревание?
Для решения этой задачи нам нужно рассмотреть закон сохранения энергии.
Кинетическая энергия движущейся свинцовой дробинки преобразуется во внутреннюю энергию дробинки при ударе. Поскольку 50% выделенной при ударе теплоты пошло на нагревание, то оставшиеся 50% энергии потерялись на вибрацию и звук.
Давайте обозначим начальную кинетическую энергию дробинки как (E_k = \frac{1}{2}mv^2), где m - масса дробинки, v - скорость удара.
Тогда энергия, выделенная при ударе на нагревание дробинки, будет равна (Q = 0.5E_k).
Из закона сохранения энергии: (E_k = Q + \Delta U), где (\Delta U) - изменение внутренней энергии дробинки.
Так как 50% выделенной теплоты пошло на нагревание, то (\Delta U = 0.5Q = 0.5 \cdot 0.5E_k = 0.25E_k).
Из формулы для изменения внутренней энергии газа при нагревании (\Delta U = mc\Delta T), где m - масса дробинки, c - удельная теплоемкость материала дробинки, (\Delta T) - изменение температуры.
Таким образом, (0.25E_k = mc\Delta T).
Разделим это равенство на E_k и получим: (0.25 = \frac{mc\Delta T}{E_k}).
Так как (E_k = \frac{1}{2}mv^2), то (0.25 = \frac{mc\Delta T}{0.5mv^2}).
Упростим это выражение: (\Delta T = \frac{0.25 \cdot 2v^2}{c}).
Подставим данные: (v = 100 \, м/с) и возьмем удельную теплоемкость свинца (c = 128 \, Дж/(кг \cdot K)).
Для решения этой задачи нам нужно рассмотреть закон сохранения энергии.
Кинетическая энергия движущейся свинцовой дробинки преобразуется во внутреннюю энергию дробинки при ударе. Поскольку 50% выделенной при ударе теплоты пошло на нагревание, то оставшиеся 50% энергии потерялись на вибрацию и звук.
Давайте обозначим начальную кинетическую энергию дробинки как (E_k = \frac{1}{2}mv^2), где m - масса дробинки, v - скорость удара.
Тогда энергия, выделенная при ударе на нагревание дробинки, будет равна (Q = 0.5E_k).
Из закона сохранения энергии: (E_k = Q + \Delta U), где (\Delta U) - изменение внутренней энергии дробинки.
Так как 50% выделенной теплоты пошло на нагревание, то (\Delta U = 0.5Q = 0.5 \cdot 0.5E_k = 0.25E_k).
Из формулы для изменения внутренней энергии газа при нагревании (\Delta U = mc\Delta T), где m - масса дробинки, c - удельная теплоемкость материала дробинки, (\Delta T) - изменение температуры.
Таким образом, (0.25E_k = mc\Delta T).
Разделим это равенство на E_k и получим: (0.25 = \frac{mc\Delta T}{E_k}).
Так как (E_k = \frac{1}{2}mv^2), то (0.25 = \frac{mc\Delta T}{0.5mv^2}).
Упростим это выражение: (\Delta T = \frac{0.25 \cdot 2v^2}{c}).
Подставим данные: (v = 100 \, м/с) и возьмем удельную теплоемкость свинца (c = 128 \, Дж/(кг \cdot K)).
(\Delta T = \frac{0.25 \cdot 2 \cdot 100^2}{128} = \frac{5000}{128} ≈ 39 \, K).
Таким образом, свинцовая дробинка нагреется на примерно 39 градусов Цельсия.