Номер 5, страница 115, часть 1 - гдз по физике 8 класс учебник Белага, Воронцова

Часть 1. Глава 3. Тепловые двигатели. Параграф 28. Принципы работы тепловых двигателей. Коэффициент полезного действия теплового двигателя. Вопросы и задания - номер 5, страница 115.

Условие.

5. Опишите, какие превращения энергии происходят при выстреле из ружья. Можно ли считать огнестрельное оружие тепловым двигателем?

Решение.

Опишите, какие превращения энергии происходят при выстреле из ружья.

При выстреле из ружья происходит сложная цепь преобразований различных видов энергии. Исходно в порохе запасена внутренняя химическая энергия. Когда боек ударяет по капсюлю патрона, происходит детонация и воспламенение пороха. Начинается экзотермическая химическая реакция (горение), в результате которой химическая энергия стремительно преобразуется в огромное количество тепловой энергии. Эта энергия нагревает продукты горения – пороховые газы – до очень высоких температур и давления.

Далее, внутренняя энергия горячих сжатых газов преобразуется в механическую работу. Газы, расширяясь, толкают пулю вдоль ствола, сообщая ей кинетическую энергию. Таким образом, тепловая энергия газов переходит в кинетическую энергию поступательного движения пули. По закону сохранения импульса, само ружье также получает кинетическую энергию, направленную в противоположную сторону (отдача).

Кроме полезной работы по разгону пули, значительная часть энергии рассеивается. Часть тепловой энергии нагревает ствол оружия и гильзу. Часть энергии уносится горячими газами, вылетающими из ствола. Часть энергии преобразуется в энергию звуковых волн (звук выстрела), а часть выделяется в виде света (вспышка при выстреле). Следовательно, основная цепочка преобразований выглядит так: химическая энергия → тепловая энергия → кинетическая энергия.

Ответ: При выстреле химическая энергия пороха преобразуется в тепловую энергию горячих газов, которая, в свою очередь, преобразуется в кинетическую энергию пули и ружья, а также частично рассеивается в виде тепла, звука и света.

Можно ли считать огнестрельное оружие тепловым двигателем?

Да, огнестрельное оружие можно считать разновидностью теплового двигателя. Тепловой двигатель по определению — это устройство, преобразующее тепловую энергию в механическую работу. В ружье именно это и происходит: внутренняя (тепловая) энергия горячих пороховых газов совершает работу по перемещению пули.

Здесь присутствуют все ключевые элементы теплового двигателя: нагреватель (сгорающий порох, выделяющий теплоту), рабочее тело (образующиеся в результате горения пороховые газы) и холодильник (окружающая атмосфера, куда выбрасываются отработавшие газы и рассеивается тепло от нагретого ствола).

Главное отличие огнестрельного оружия от большинства привычных тепловых двигателей (например, автомобильного ДВС) заключается в том, что оно работает не циклически, а совершает только один рабочий ход на каждый выстрел. Это двигатель внутреннего сгорания однократного действия с открытым рабочим циклом. Рабочее тело (газы) не возвращается в исходное состояние, а выбрасывается в атмосферу.

Ответ: Да, можно, так как оно преобразует тепловую энергию, полученную при сгорании топлива (пороха), в механическую работу по разгону пули. Это частный случай теплового двигателя внутреннего сгорания однократного действия.