Внутренняя… — Задание Физика 8 Класс №00049195

Снаряд из ствола вылетает, а холостой выстрел ничего не выбрасывает, кроме газа. Куда девается энергия пороха в каждом случае? Сравним при одном и том же заряде.

Порох сгорает, и горячие газы получают огромную внутреннюю энергию. Дальше эта энергия может пойти на разное: на работу, на нагревание ствола и на сами горячие газы, которые вылетают наружу.

Выстрел снарядом. Газы давят на снаряд и разгоняют его. Значит, газы совершают работу, и заметная часть их энергии уходит в кинетическую энергию снаряда. Сами газы при этом остывают. На нагрев остаётся меньше.

Холостой выстрел. Снаряда нет, и такой работы нет. Энергия, которая шла бы снаряду, остаётся у горячих газов и может идти на нагрев ствола. Поэтому ствол нагревается сильнее.

Честная оговорка. В настоящей пушке всё сложнее: снаряд ещё и трётся о ствол, а заряд холостого выстрела обычно меньше. Задача считает заряд одинаковым и смотрит только на то, куда уходит энергия.

Проверим себя числом. Для примера: $1$ кг пороха, удельная теплота сгорания $3{,}8$ МДж/кг, то есть выделится $3\,800\,000$ Дж. Снаряд массой $10$ кг вылетает со скоростью $500$ м/с:

$$E=\dfrac{mv^2}{2}=\dfrac{10\cdot 500^2}{2}=1\,250\,000\text{ Дж}$$

Это примерно треть всей энергии пороха. При холостом выстреле эта треть не уходит со снарядом. Вот откуда лишняя энергия.