Номер 7, страница 15 - гдз по физике 8 класс дидактические материалы Марон, Марон

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

Условие.

7. Распространённый способ защиты ракет от перегрева при полёте состоит в том, что их обшивку покрывают слоем материала, который легко плавится. Почему это уменьшает нагрев корпуса ракеты?

Решение.

Решение

При движении ракеты с огромной скоростью в плотных слоях атмосферы возникает сильное трение о воздух. Это приводит к выделению большого количества теплоты и, как следствие, к сильному нагреву (раскалению) её внешней обшивки. Чтобы защитить основной корпус ракеты от перегрева и разрушения, его покрывают специальным легкоплавким материалом. Этот метод называется абляционной теплозащитой.

Физический принцип этого метода заключается в поглощении тепловой энергии в процессе фазового перехода — плавления. Когда вещество достигает своей температуры плавления, дальнейшее поступление тепла не повышает его температуру, а расходуется на разрушение кристаллической решётки, то есть на сам процесс перехода из твёрдого состояния в жидкое. Количество теплоты ($\text{Q}$), необходимое для плавления, определяется удельной теплотой плавления ($\lambda$) и массой ($\text{m}$) вещества:

$Q = \lambda m$

Таким образом, легкоплавкое покрытие поглощает огромное количество тепловой энергии, выделяющейся при трении, и тратит её на своё плавление, при этом его температура остаётся постоянной. Образующийся жидкий слой сдувается набегающим потоком воздуха, унося с собой поглощённое тепло. Этот процесс эффективно отводит тепло от корпуса ракеты, не давая ему перегреться.

Ответ: Этот способ уменьшает нагрев корпуса ракеты, потому что плавление является процессом, требующим поглощения большого количества энергии (теплоты плавления) без увеличения температуры. Легкоплавкое покрытие поглощает тепло, выделяющееся от трения о воздух, и плавится. Расплавленный материал уносится потоком воздуха, эффективно отводя тепловую энергию от основного корпуса ракеты.