Задача №103
Для охлаждения пулемета во время стрельбы в его кожух наливают V = 5 л воды при — 10°С. За каждую
= 1 с пулемет производит N = 10 выстрелов. При этом в патроне сгорает
= 3 г пороха. За какое время t выкипит вся вода в кожухе, если КПД процесса теплообмена
, а КПД пулемета
? С какой скоростью и вылетает пуля из ствола пулемета, если ее масса
г? Удельная теплота сгорания пороха q =
Дж/кг, плотность воды
, температура кипения воды
= 100°С, удельная теплоемкость воды с = 4,2 • 103 Дж/(кг • К), удельная теплота парообразования воды
Дж/кг. Стрельба производится непрерывно.

Решение. КПД теплообмена равен отношению «полезного» количества теплоты
, пошедшего на нагревание воды и превращение ее в пар, к «затраченному» количеству теплоты
выделенному сгоревшим порохом:

Здесь
где масса выкипевшей воды
, и поэтому

где масса всего сгоревшего пороха
может быть определена произведением массы сгоревшего порога в одном патроне за единицу времени
на все время стрельбы t и на количество патронов, равное количеству выстрелов N:

Подставим (2) и (3) в (1) и из полученного выражения определим искомое время стрельбы t:

КПД пулемета равен отношению кинетической энергии пули
которую она приобретает за счет части тепловой энергии
, выделяемой при сгорании в ней пороха, к величине этой тепловой энергии:

Подставим (5) и (6) в (4): .
Отсюда
Переведем единицы объема и масс в СИ:

Произведем вычисления:

Ответ: .
Эта задача взята со страницы подробного решения задач по физике, там теория и задачи по всем темам физики, можете посмотреть:
Физика — задачи с решениями и примерами
Возможно вам будут полезны ещё вот эти задачи: