Разделы 
Дополнительно
Задача по физике - 11292
2019-11-13 
Современные жидкостные реактивные двигатели, приводящие в движение ракеты, развивают силу тяги примерно 2000 н (около 200 кГ), если ежесекундно сгорает килограмм смеси топлива с окислителем. При минимальной скорости, необходимой для запуска искусственного спутника Земли (примерно 8 км/сек - первая космическая скорость), на каждый килограмм сгоревшей смеси развивается, следовательно, мощность:
$N = F \cdot v = 2000 н \cdot 8000 \frac{м}{сек} = 16 \cdot 10^{6} \frac{дж}{сек} = 16000 квт$.
Между тем теплота сгорания часто применяемой в качестве горючего смеси керосина и азотной кислоты составляет примерно $6300 \frac{кдж}{кг}$ (около $1500 \frac{кал}{кг}$), то есть при сгорании килограмма смеси должна была бы развиваться мощность «только» 6300 кет или в 2,5 {заза меньше, чем нами получено выше.
Чем же объяснить, что при первой космической скорости топливо дает в 2,5 раза больше энергии, чем «полагается»?
Решение:
Топливо, находящееся в баках движущейся ракеты, обладает запасом кинетической энергии, полученной в результате разгона ракеты за счет ранее сгоревшего топлива. Поэтому энергия, заключенная в каждом килограмме оставшейся части горючего, будет складываться из теплоты сгорания, не зависящей от скорости ракеты, и все возрастающей кинетической энергии. При скорости порядка 3 км/сек кинетическая энергия килограмма горючего сравнивается с его теплотой сгорания - запасом химической энергии, а при достижении первой космической скорости кинетическая энергия топлива в три раза превышает теплоту сгорания. Это и объясняет парадокс.
Современные жидкостные реактивные двигатели, приводящие в движение ракеты, развивают силу тяги примерно 2000 н (около 200 кГ), если ежесекундно сгорает килограмм смеси топлива с окислителем. При минимальной скорости, необходимой для запуска искусственного спутника Земли (примерно 8 км/сек - первая космическая скорость), на каждый килограмм сгоревшей смеси развивается, следовательно, мощность:
$N = F \cdot v = 2000 н \cdot 8000 \frac{м}{сек} = 16 \cdot 10^{6} \frac{дж}{сек} = 16000 квт$.
Между тем теплота сгорания часто применяемой в качестве горючего смеси керосина и азотной кислоты составляет примерно $6300 \frac{кдж}{кг}$ (около $1500 \frac{кал}{кг}$), то есть при сгорании килограмма смеси должна была бы развиваться мощность «только» 6300 кет или в 2,5 {заза меньше, чем нами получено выше.
Чем же объяснить, что при первой космической скорости топливо дает в 2,5 раза больше энергии, чем «полагается»?
Решение:
Топливо, находящееся в баках движущейся ракеты, обладает запасом кинетической энергии, полученной в результате разгона ракеты за счет ранее сгоревшего топлива. Поэтому энергия, заключенная в каждом килограмме оставшейся части горючего, будет складываться из теплоты сгорания, не зависящей от скорости ракеты, и все возрастающей кинетической энергии. При скорости порядка 3 км/сек кинетическая энергия килограмма горючего сравнивается с его теплотой сгорания - запасом химической энергии, а при достижении первой космической скорости кинетическая энергия топлива в три раза превышает теплоту сгорания. Это и объясняет парадокс.
