Номер 1, страница 205, часть 1 - гдз по физике 10 класс учебник Кронгарт, Казахбаева

1. Почему при холостых выстрелах ствол пушки нагревается сильнее, чем при стрельбе снарядами?

1. Этот эффект объясняется первым законом термодинамики и принципом сохранения энергии. Общее количество энергии, выделяемое при сгорании порохового заряда, одинаково в обоих случаях. Однако распределение этой энергии различно.

При выстреле боевым снарядом значительная часть энергии, выделившейся при сгорании пороха, совершает механическую работу по разгону снаряда. Расширяющиеся пороховые газы толкают снаряд по каналу ствола, сообщая ему огромную кинетическую энергию. Этот процесс, согласно первому закону термодинамики ($ \Delta U = Q - A $), приводит к значительному охлаждению самих газов, так как их внутренняя энергия ($ \Delta U $) расходуется на совершение работы ($\text{A}$). Таким образом, меньшая доля тепловой энергии передается стенкам ствола. Большая часть энергии уносится из ствола вместе со снарядом (в виде его кинетической энергии) и самими газами.

При холостом выстреле снаряда нет, и, следовательно, пороховые газы не совершают полезной механической работы по его разгону ($ A \approx 0 $). Вся энергия, выделившаяся при сгорании пороха, остается в виде внутренней энергии горячих газов. Эти раскаленные газы, находясь в контакте со стенками ствола в течение всего времени выстрела, передают им гораздо большее количество теплоты, чем в случае выстрела снарядом. В результате почти вся энергия взрыва переходит в тепло, интенсивно нагревая ствол и окружающий воздух.

Ответ: При стрельбе снарядом большая часть энергии пороховых газов расходуется на совершение механической работы по разгону снаряда, что приводит к охлаждению газов. При холостом выстреле эта работа не совершается, и почти вся энергия сгорания пороха преобразуется в теплоту, которая передается стволу, вызывая его более сильный нагрев.