Zadanie Zadanie 7.5.9: Zamiana energii mechanicznej na ciepło przy uderzeniach młota

Punkty: 3 pkt
Dział: Zjawiska cieplne · Ciepło
Trudność: Poziom trudności: trudne

Zamiana energii mechanicznej uderzeń młota w energię wewnętrzną miedzianej próbki.

Treść zadania

Młot spadowy o masie

M = 15\,\text{kg}

spada z wysokości

h = 2{,}0\,\text{m}

na spoczywającą na kowadle miedzianą próbkę o masie

m_p = 300\,\text{g}

. Młot uderza w próbkę

n = 40

razy. Przyjmij, że

\eta = 60\%

całkowitej energii mechanicznej uderzeń młota zostaje zamienione w energię wewnętrzną miedzianej próbki (reszta rozprasza się w kowadle, młocie i otoczeniu). Ciepło właściwe miedzi wynosi

c_{\text{Cu}} = 385\,\frac{\text{J}}{\text{kg}\cdot\text{K}}

, a przyspieszenie ziemskie

g = 9{,}81\,\frac{\text{m}}{\text{s}^2}

. **a)** Oblicz całkowitą energię mechaniczną

E_{\text{calk}}

oddaną przez spadający młot podczas wszystkich

n = 40

uderzeń. **b)** Oblicz ilość energii

\Delta E_w

pochłoniętej przez miedzianą próbkę. **c)** O ile stopni wzrośnie temperatura próbki, jeśli pominąć oddawanie ciepła przez próbkę w trakcie kucia?

Odpowiedź i wynik końcowy

**a)**

E_{\text{calk}} \approx 11{,}77\,\text{kJ}

**b)**

\Delta E_w \approx 7{,}06\,\text{kJ}

**c)**

\Delta T \approx 61{,}2^\circ\text{C}