Номер 41.6, страница 154 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Лукашик, Иванова

§ 41. Плавление и отвердевание. Глава 6. Тепловые явления - номер 41.6, страница 154.

41.6 [1060] Оболочки космических кораблей и ракет делают из тугоплавких металлов и специальных сплавов. Почему?

41.6 [1060]

Оболочки космических кораблей и ракет изготавливают из тугоплавких металлов и специальных сплавов из-за экстремально высоких температур, которым они подвергаются во время полета, особенно на двух ключевых этапах: при взлете и при возвращении на Землю.

1. При взлете и прохождении плотных слоев атмосферы: Ракета-носитель развивает огромную скорость. В результате трения о воздух (аэродинамического сопротивления) ее внешняя поверхность, особенно носовой обтекатель и передние кромки крыльев, сильно нагревается. Материал оболочки должен выдерживать этот нагрев, не теряя своей прочности.

2. При входе в атмосферу (возвращении на Землю): Это наиболее критичный этап с точки зрения тепловых нагрузок. Космический аппарат входит в атмосферу на гиперзвуковой скорости, во много раз превышающей скорость звука. Перед аппаратом образуется ударная волна, в которой воздух адиабатически сжимается и нагревается до температур в несколько тысяч градусов Цельсия (может достигать 1500–3000 °C). Этот раскаленный газ интенсивно передает тепло оболочке корабля.

Обычные конструкционные материалы, такие как сталь или дюралюминий, при таких температурах расплавились бы или потеряли бы свою несущую способность, что привело бы к неминуемому разрушению аппарата. Тугоплавкие металлы (например, вольфрам, молибден, ниобий) и специальные жаропрочные сплавы (на основе титана, никеля), а также композитные материалы (например, углерод-углеродные композиты) обладают очень высокими температурами плавления и способностью сохранять достаточную прочность при сильном нагреве. Использование этих материалов обеспечивает целостность конструкции космического аппарата и безопасность экипажа или груза во время самых термически напряженных участков полета.

Ответ: Оболочки космических кораблей и ракет делают из тугоплавких металлов и специальных сплавов, потому что при движении на огромных скоростях в атмосфере (особенно при возвращении на Землю) их поверхность из-за трения и сжатия воздуха нагревается до тысяч градусов. Только материалы с очень высокой температурой плавления и жаропрочностью могут выдержать такой экстремальный нагрев, не расплавившись и не потеряв конструкционную прочность.