Номер 1.20, страница 6 - гдз по физике 8 класс задачник Генденштейн, Кирик

Тепловые явления. 1. Внутренняя энергия - номер 1.20, страница 6.

Условие.

1.20. Что является причиной сильного нагревания и сгорания искусственных спутников Земли при входе в плотные слои атмосферы?

Решение.

Сильное нагревание и сгорание искусственных спутников при входе в плотные слои атмосферы происходит из-за преобразования их огромной кинетической и потенциальной энергии в тепловую. Находясь на орбите, спутник движется с огромной скоростью (около 8 км/с) и обладает большим запасом энергии. Когда он входит в атмосферу, эта энергия быстро рассеивается, вызывая экстремальный нагрев.

Главной причиной нагрева является не трение о воздух, как часто ошибочно полагают, а адиабатическое сжатие воздуха перед летящим объектом. Спутник движется с гиперзвуковой скоростью, из-за чего воздух перед ним не успевает "расступиться" и подвергается резкому, почти мгновенному сжатию. Такой процесс, происходящий без существенного теплообмена с окружающей средой, называется адиабатическим. В результате этого сжатия, согласно законам термодинамики, температура воздуха перед спутником резко возрастает до нескольких тысяч градусов Цельсия, и он превращается в плазму. Эта раскалённая плазма интенсивно передаёт тепло поверхности аппарата. Второй важный фактор — это работа силы сопротивления воздуха, которая также преобразует кинетическую энергию спутника в тепло, замедляя его и нагревая.

Совокупное действие этих факторов приводит к тому, что температура обшивки спутника достигает значений, при которых конструкционные материалы плавятся и испаряются, что и выглядит как яркое сгорание объекта в небе.

Ответ: Причиной сильного нагревания и сгорания спутников является преобразование их огромной кинетической энергии в тепловую при торможении в атмосфере. Основной вклад вносит адиабатическое сжатие воздуха перед спутником, движущимся с гиперзвуковой скоростью, что приводит к нагреву воздуха до состояния плазмы с температурой в тысячи градусов. Также значительную роль играет работа силы сопротивления воздуха.