Количество… — Задание Физика 8 Класс №00049206

Задание №11. Задания из Сборников и Задачников

Количество Теплоты и Энергия Топлива

№2. Задание без номера

ID: 00049206

Почему тормозные колодки самолётов делают из материалов с высокой температурой плавления и большой удельной теплоёмкостью?

Источник: Сборник дидактических материалов Пёрышкина

Решение

Самолёт садится на огромной скорости и должен остановиться. Его энергия движения никуда не пропадает: сила трения совершает работу, и энергия переходит во внутреннюю энергию колодок и дисков. Теперь посмотрим, зачем нужны два свойства.

Первое свойство — большая удельная теплоёмкость. Нагрев выражается так:

$\Delta t=\dfrac{Q}{cm}$

При той же теплоте и той же массе нагрев тем меньше, чем больше $$c$$ . Посчитаем на условных числах: колодки $$100$$ кг получают $$100$$ МДж, то есть $$10^8$$ Дж. При $$c=500$$ Дж/(кг·°С) нагрев вышел бы таким:

$\Delta t=\dfrac{10^8}{500\cdot 100}=2000\text{ }{}^\circ\text{С}$

Сталь плавится при $$1400$$ °С, значит, такие колодки потекли бы. Если $$c$$ вдвое больше, нагрев вдвое меньше, $$1000$$ °С.

Второе свойство — высокая температура плавления. Даже при большой $$c$$ колодки раскаляются очень сильно, и материал должен выдержать это, оставаясь твёрдым.

Проверим себя наоборот: представь колодки из свинца. Удельная теплоёмкость $$140$$ Дж/(кг·°С), плавится при $$327$$ °С. Нагрев был бы огромным, а колодка расплавилась бы уже в начале торможения. Значит, нужны оба свойства сразу.

Ответ

При торможении энергия движения самолёта превращается во внутреннюю энергию колодок, и энергии этой очень много. Большая удельная теплоёмкость нужна, чтобы при той же полученной теплоте колодки нагревались слабее, а высокая температура плавления — чтобы они при этом не расплавились.

Другие задания по теме «Количество Теплоты и Энергия Топлива» (8)