Самый скорый самовар. Занимательная физика на войне

Юзер francis-maks задает задачки:

На “Насправдi” выложили фрагмент из книжки Владимира Петровича Внукова “Занимательная физика на войне” 1928 г. Книгу можно найти целиком на militera.lib.ru.

Наиболее употребительны в войсках пулеметы системы Максима, имеющие водяное охлаждение ствола. У таких пулеметов поверх ствола одевают особый «кожух» — полый железный цилиндр с отверстиями для наливания и выпуска воды и для выхода пара. Перед стрельбой кожух наполняют водой, которую наливают до тех пор, пока она не начнет вытекать из пароотводной трубки. При этих условиях воды в кожухе помещается около 4 кг.

Но вот пулемет стреляет. При каждом выстреле выделяется теплота. Вода в кожухе становится все теплее и теплее. Но, ведь, мы знаем, что без конца воду нагревать нельзя. При 100°С вода закипит.

Когда же это случится? Через сколько времени? Сколько выстрелов успеет сделать пулемет, прежде чем закипит вода?

Все эти вопросы и интересы и важны. Ведь, если вода выкипит, надо будет ее долить, иначе пулемет можно испортить. Решим же эту задачу, пользуясь знаниями, которые дает нам физика.

Прежде всего вычислим: сколько теплоты выделяется при каждом выстреле из пулемета? Заряд пороха в патроне пулемета весит 3,2 г. Теплотворная способность пороха равна 900, т. е. один килограмм пороха сгорая дает 900 бол. калорий теплоты, а один грамм— 900 мал. калорий. Значит, 3,2 г. пороха сгорая дают: 3,2 X 900 = 2.880 мал. кал.

Из этой теплоты ок. 2/3 идет на нагревание воды: 2/3 от 2 880 = 1 920 мал. кал., т. е. близко к 2 000 мал. кар. или 2 бол. калориям. А для нагревания на 1° всей воды в кожухе пулемета надо затратить 4 бол. калории (почему, догадайтесь сами).

Отсюда совсем нетрудно вывести, что каждые 2 выстрела из пулемета нагревают воду в кожухе его на 1°, а от 0° до 100° нагреют 200 выстрелов. Вот один ответ уже и готов. После 200 выстрелов вода в кожухе пулемета закипит, даже если температура ее была 0°.

Сколько же это займет времени? В одну секунду пулемет делает 10 выстрелов: 200: 10= 20, значит, вода закипит через 20 секунд. Скоро это или нет?

4 кг воды— это, примерно, 16 стаканов. Чайник на 16 стаканов очень большой. Обычно, чайники делают на 8-10 стаканов (вымеряйте свой чайник стаканами). Вспомните или заметьте по часам, сколько минут нужно греть чайник на примусе, чтобы вода в нем закипела. Наверное, минут 10 пойдет на это… То же и с самоваром. Самовар на 20 стаканов будет «готов», примерно, через 15–20 минут.

Выходит, что пулемет кипятит воду с громадной скоростью, и его смело можно назвать «самым скорым самоваром». Тем более, что мы предполагали температуру воды в кожухе пулемета самую низкую — 0°. А если бы дело было летом, то, очевидно, вода закипела бы еще быстрее. Каждый уже сам без труда решит, через сколько секунд закипит вода в пулемете, если перед стрельбой температура ее была 10°, 20°, 30°?

От себя добавлю: лента “Максма” вмещала 250 патронов. При скорострельности в 600 выстрелов в минуту это 25 секунд. Задачка даёт чёткое представление о том, зачем в ДОТах городили систему водяного охлаждения…

Оставить комментарий

Ваш email не будет опубликован. Обязательные поля отмечены *

Вы можете использовать это HTMLтеги и атрибуты: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>