Задача В19. С какой скоростью v должна вылететь из ружья свинцовая дробинка при выстреле, сделанном вертикально вниз с высоты h = 50 м, чтобы при ударе о камень она полностью расплавилась? Начальная температура дробинки = 400 К, температура плавления свинца = 600 К. Удельная теплоемкость свинца с = 0,13 кДж/(кг • К), удельная теплота плавления свинца = 25 кДж/кг.

Задача В19. С какой скоростью v должна вылететь из ружья свинцовая дробинка при выстреле, сделанном вертикально вниз с высоты h = 50 м, чтобы при ударе о камень она полностью расплавилась? Начальная температура дробинки = 400 К, температура плавления свинца = 600 К. Удельная теплоемкость свинца с = 0,13 кДж/(кг • К), удельная теплота плавления свинца = 25 кДж/кг.

Обозначим h высоту, с которой произведен выстрел, — начальную температуру дробинки, — температуру плавления свинца, с — удельную теплоемкость свинца, — удельную теплоту плавления свинца, — кинетическую энергию дробинки при вылете из ружья, — ее потенциальную энергию на высоте, v — скорость дробинки при вылете из ружья, — количество теплоты, полученное пулей при нагревании, — количество теплоты, полученное пулей при плавлении, m — массу пули.

Решение:

Вылетая из ружья со скоростью v и находясь при этом на высоте h, пуля обладает кинетической энергией и потенциальной энергией .

— это ее полная механическая энергия в момент вылета из ружья.

Ударившись о камень, пуля сначала нагрелась от температуры до температуры плавления , а затем расплавилась при температуре . Количество теплоты , полученное пулей при нагревании,

и количество теплоты , полученное пулей при плавлении,

По закону сохранения энергии

Сократим массу и определим скорость пули:

Переведем все единицы в СИ:

Подставим числа и произведем вычисления:

Ответ: v = 225 м/с.

Эта задача взята со страницы подробного решения задач по физике, там расположена теория и подробное решения задач по всем темам физики:

Задачи по физике с решением

Возможно вам будут полезны эти задачи:

Задача В17. Какое количество теплоты нужно передать 2 моль идеального одноатомного газа, чтобы изобарно увеличить его объем в 3 раза, если начальная температура 300 К?

Задача В18. На рис. 166 изображен график зависимости температуры куба со стороной 10 см от выделенного им количества теплоты. Плотность вещества куба 7000 . Определить удельную теплоемкость вещества. Ответ округлить до целого числа.

Задача В20. На рис. 167 изображен термодинамический цикл в координатах р — V, происходящий в газе. При этом цикле внутренняя энергия газа увеличилась на 500 кДж. Какое количество теплоты было передано газу?

Задача В21. Температуру холодильника идеального теплового двигателя уменьшили, а температуру нагревателя оставили прежней. При этом количество теплоты, полученное газом от нагревателя, тоже не изменилось. Как изменялись работа газа за цикл, количество теплоты, отданное холодильнику, и КПД двигателя?