А_Ланов писал(а):
поскольку даже такая мизерная скорость приводит к нагреву металла почти до плавления. Что же говорить о скорости на многие порядки выше
Вы путаете кинетическую энергию внутри электрона и электрическую, подводимую к нему извне, за счёт которой и происходит выделение тепла в проводнике. Если напряжение резко отключить, только тогда электроны, тормозясь, преобразуют свою кинетическую энергию в тепловую. Остановятся они мгновенно, а выделившаяся при этом энергия в проводе будет так ничтожна, что даже измерить её не удастся.
Но можно посчитать. В одном грамме меди атомов примерно 10^22. В куске медного провода весом 20 грамм атомов 2*10^23. Свободных электронов, которые создают ток, в металлах по одному на атом, всего n=2*10^23. Масса электрона me=9*10^-31 кг, примерно 10^-30. Итого масса всех электронов в проводе m= n*me= 2*10^23*10^-30= 2*10^-7 кг. При скорости 1 мм/с= 10^-3 м/с кинетическая энергия электронов (m*v^2)/2= (2*10^-7*10^-3*10^-3)/2= 10^-13 Дж.
Много это или мало? В одной спичке энергии примерно 1 кДж. Значит, электроны при торможении выделят энергию в 10^-16 раз (то есть в десять миллионов миллиардов раз) меньшую, чем даёт одна спичка. Десять квадрильонов таких проводов при выключении тока выделят энергию одной спички.
А_Ланов писал(а):
Но тут нужна уже не проникающая способность снаряда, а, наоборот, его быстрая остановка. Тогда вылетевшие по инерции из сердечника электроны приведут к чрезвычайно высокому тепловыделению, возможно, сравнимому с энерговыделением при атомном взрыве.
В одной тонне железа 10^28 атомов. Значит, свободных электронов в тонне железа n=10^28. Масса электрона me=10^-30 кг. Масса всех свободных электронов m= n*me= 10^28*10^-30= 10^-2 кг= 10 г. Если при падении эти электроны полностью затормозятся, они выделят столько же энергии, сколько прилетевший с той же скоростью камешек весом 10 г. Для скорости 3 км/с это (m*v^2)/2= (10^-1*3*10^3*3*10^3)/2= 50 кДж, примерно 12 г тротила (1 кг тротила даёт 4184 кДж). Немножко не дотягивает до атомного взрыва, мне кажется.
Собственно, масса электронов входит в массу болванки, поэтому электроны в принципе не могут выделить больше энергии, чем кинетическая энергия этой болванки в целом, поэтому даже считать не было смысла — неважно, проводящая структура там или нет, выделенная энергия при остановке одинакова независимо от того, движутся электроны в проводнике или это диэлектрик, камень. Чтобы выделилась энергия больше кинетической, нужны какие-то её источники — химические или ядерные. А простая болванка так и останется болванкой, работает как обычный метеорит, только скорость раз в десять меньше — и, соответственно, энергия в сто раз меньше, не успевает даже загореться в полёте (у метеоритов скорость 20—70 км/с). Болванка весом в тонну выдаст столько же энергии, сколько выдаёт десятикилограммовый метеорит (причём самый медленный, а быстрый и в килограмм весом выдаст столько). Закон сохранения энергии не картошка, не выбросишь в окошко.
Вход
{ GALLERY }
FAQ
Поиск
