Номер 1, страница 15 - гдз по физике 8 класс дидактические материалы Марон, Марон

Тренировочные задания. Тепловые явления. ТЗ-7. Плавление и отвердевание - номер 1, страница 15.

Условие.

1. Почему космические корабли и ракеты снабжаются обшивкой из тугоплавких металлов?

Решение.

1. Решение

Космические корабли и ракеты снабжаются обшивкой из тугоплавких металлов или специальных композитных материалов для защиты от экстремально высоких температур, возникающих во время полета в атмосфере с гиперзвуковой скоростью. Основной причиной сильного нагрева является аэродинамическое сопротивление и адиабатическое сжатие воздуха перед летящим телом.

Наиболее интенсивный нагрев происходит при входе космического аппарата в плотные слои атмосферы Земли. Аппарат, двигаясь с орбитальной скоростью (первая космическая скорость составляет около $v_1 \approx 7.9$ км/с), обладает огромной кинетической энергией, которая при торможении в атмосфере преобразуется в тепловую. Перед аппаратом образуется ударная волна, в которой воздух сжимается и раскаляется до температур в несколько тысяч градусов Цельсия, которые могут достигать $1500–3000^\circ C$ и более. Также значительный нагрев от трения о воздух происходит при старте ракеты, когда она на большой скорости проходит нижние, наиболее плотные слои атмосферы.

Обычные конструкционные материалы, такие как алюминиевые или стальные сплавы, при таких температурах плавятся и теряют свою прочность, что неизбежно привело бы к разрушению конструкции. Тугоплавкие металлы (например, вольфрам, молибден, ниобий, тантал) и их сплавы, а также специальные жаропрочные композитные материалы (например, углерод-углеродные) имеют очень высокие температуры плавления и способны сохранять прочность при экстремальном нагреве. Они выполняют роль теплового щита, который защищает внутренние системы корабля, груз и экипаж от губительного воздействия высоких температур.
Ответ: Обшивка из тугоплавких металлов необходима для защиты космических кораблей и ракет от разрушения под действием экстремально высоких температур, возникающих из-за трения и сжатия воздуха при полете на гиперзвуковых скоростях в атмосфере, особенно во время возвращения на Землю.