Question

В канале ствола гаубицы калибра 120мм среднее давление пороховых газов 20*103Н/см2. Найдите работу пороховых газов при выстреле внутри канала ствола, если его длина равна 20 калибрам. Является ли этот процесс адиабатным? Почему?

Answer 1

L = d * N = 120 мм * 20 = 2400 мм = 2,40 м - длина ствола
A = <P>*ΔV = <P> * S * L
S = π * d² / 4
A = <P> * L * π * d² / 4 = 20*10⁷ Н/м² * 2,40 м *3,14 * (0,120 м)² / 4 = 5,4*10⁶ Дж = 5,4 МДж
Процесс происходит очень быстро, поэтому теплообменом с внешней средой можно пренебречь. Таким образом процесс можно считать адиабатным.

Answer 2

При выстреле внутри канала ствола гаубицы калибра 120 мм среднее давление пороховых газов составляет 20 * 10^3 Н/см^2. Чтобы найти работу пороховых газов, нужно умножить давление на изменение объема газов во время выстрела.

Для определения изменения объема газов воспользуемся формулой адиабатного процесса:

P1 * V1^γ = P2 * V2^γ

где P1 и V1 - начальное давление и объем газов, P2 и V2 - конечное давление и объем газов, γ - показатель адиабаты.

В данном случае, так как процесс происходит внутри канала ствола, можно считать его адиабатным, то есть без теплообмена с окружающей средой. Поэтому γ будет равен γ = Cp / Cv, где Cp и Cv - удельные теплоемкости при постоянном давлении и постоянном объеме соответственно.

Для воздуха γ ≈ 1.4.

Так как длина канала ствола равна 20 калибрам, то V2 = 20 * V1.

Теперь мы можем найти работу пороховых газов:

P1 * V1^γ = P2 * V2^γ

P1 * V1^γ = P2 * (20 * V1)^γ

P1 * V1^γ = P2 * 20^γ * V1^γ

P1 = P2 * 20^γ

P2 = P1 / 20^γ

Таким образом, работа пороховых газов при выстреле внутри канала ствола будет равна:

Работа = P1 * V1 - P2 * V2

Работа = P1 * V1 - (P1 / 20^γ) * (20 * V1)

Работа = P1 * V1 - P1 * V1

Работа = 0

Таким образом, работа пороховых газов при выстреле внутри канала ствола равна нулю. Это происходит потому, что в адиабатном процессе изменение объема газов компенсируется изменением давления, и работа, совершаемая газами, равна нулю.

Источники: [[1]]