Инженерная олимпиада 2025, 9, 10 класс, задача 2
Наиболее известным оружием времён первой мировой войны был пулемет «Максим», в котором использовалось водяное охлаждение ствола. Ствол пулемета помещался в кожух объемом л, в который заливалась вода. За какое время непрерывной стрельбы вода в кожухе закипит, если пулемет совершает выстрелов в секунду? Масса пороха в патроне г, теплота сгорания пороха МДж/кг. Считать, что на нагревание воды идет энергии, выделившейся при сгорании пороха. Плотность воды кг/м, удельная теплоемкость воды Дж/(кгград), температура кипения воды C. Начальная температура воды C.
Ответ
Решение.
Найдем мощность тепловыделения за счет стрельбы. За время пулемет совершит выстрелов. Поскольку количество теплоты, идущее на нагрев воды при каждом выстреле, равно
то за время на нагрев воды пойдет следующее количество теплоты
Поэтому мощность тепловыделения в стволе пулемета есть
Чтобы вода в кожухе нагрелась до кипения, в кожух должно поступить количество теплоты
Это тепло выделится за такое время , что . Отсюда находим