Đề bài

Một viên đạn chì phải có tốc độ tối thiểu là bao nhiêu để khi nó va chạm vào vật cản cứng thỉ nóng chảy hoàn toàn? Cho rằng \(80{\rm{\% }}\) động năng của viên đạn chuyển thành nội năng của nó khi va chạm, nhiệt độ của viên đạn trước khi va chạm là \({127^ \circ }{\rm{C}}\). Cho biết nhiệt dung riêng của chì là \({\rm{c}} = 130{\rm{\;J}}/{\rm{kg}}.{\rm{K}}\), nhiệt độ nóng chảy của chì là \({327^ \circ }{\rm{C}}\), nhiệt nóng chảy riêng của chì là \(\lambda  = 25{\rm{\;kJ}}/{\rm{kg}}\).

• A. \(357{\rm{\;m}}/{\rm{s}}\).
• B. \(324{\rm{\;m}}/{\rm{s}}\).
• C. \(352{\rm{\;m}}/{\rm{s}}\).
• D. \(457{\rm{\;m}}/{\rm{s}}\).

Phương pháp giải

Vận dụng kiến thức về động năng

Lời giải của GV Loigiaihay.com

\(\frac{1}{2}{\rm{m}}{{\rm{v}}^2} = {\rm{mc\Delta t}} + \lambda {\rm{m}} \Rightarrow 0,8 \cdot \frac{1}{2} \cdot {{\rm{v}}^2} = 130.\left( {327 - 127} \right) + 25 \cdot {10^3} \Rightarrow {\rm{v}} \approx 357{\rm{\;m}}/{\rm{s}}\)

Đáp án: A

Đáp án : A

Mở rộng

Mặc dù bài toán cụ thể về viên đạn chì nóng chảy hoàn toàn khi va chạm là một ví dụ lý thuyết trong vật lý để minh họa các khái niệm về năng lượng và nhiệt, các nguyên lý vật lý được áp dụng trong bài toán này có nhiều ứng dụng thực tế:

Công nghệ vật liệu và luyện kim: Việc tính toán nhiệt lượng cần thiết để làm nóng chảy kim loại (như chì, đồng6..., thiếc14, vàng5...) ở nhiệt độ nóng chảy và làm nóng nó từ nhiệt độ ban đầu là rất quan trọng trong các quy trình đúc11, hàn, và xử lý nhiệt kim loại. Hiểu biết về nhiệt nóng chảy riêng và nhiệt dung riêng giúp các kỹ sư xác định năng lượng cần cung cấp cho lò nung11 hoặc thiết bị gia nhiệt.

Khoa học đạn đạo: Nghiên cứu sự va chạm của vật thể tốc độ cao liên quan đến việc hiểu cách năng lượng được truyền và chuyển hóa. Mặc dù viên đạn nóng chảy hoàn toàn trên thực tế phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác (hình dạng viên đạn, loại vật cản, ma sát không khí, v.v.), bài toán này cung cấp một mô hình đơn giản để ước tính mức năng lượng cần thiết để xảy ra hiện tượng nóng chảy do va chạm.

Thiết kế an toàn: Trong thiết kế các cấu trúc chịu va đập, việc hiểu rõ năng lượng động học có thể chuyển thành nhiệt và gây ra sự thay đổi vật liệu (như nóng chảy) là rất quan trọng để đảm bảo an toàn và độ bền của cấu trúc.

Các ứng dụng nhiệt năng: Các khái niệm về nhiệt dung riêng và nhiệt nóng chảy riêng được áp dụng rộng rãi trong thiết kế các hệ thống làm lạnh, điều hòa không khí, hệ thống sưởi ấm và lưu trữ năng lượng nhiệt sử dụng vật liệu chuyển pha.