Дано:
$t_{0} = -273$ °С;
$t_{пл} = 1535$ °С;
$t_{кип} = 3050$ °С;
$L = 5,8 * 10^{4}$ Дж/кг
$λ = 27 * 10^{4}$ Дж/кг;
$с = 460 \frac{Дж}{кг * °С}$.
Найти:
$v_{min}$ − ?
Решение:
Поскольку вся кинетическая энергия идет на изменение внутренней энергии метеора, то:
$E_{к} = Q$;
$E_{к} = \frac{mv^{2}}{2}$;
Количество теплоты, необходимое для нагревания метеора до температуры его плавления и его плавление, нагревание железа до температуры кипения и его испарение, :
$Q = Q_{нагр1} + Q_{пл} + Q_{нагр2} + Q_{исп}$;
$Q_{нагр1} = сm (t_{пл} - t_{0})$;
$Q_{пл} = λm$;
$Q_{нагр2} = сm(t_{кип} - t_{пл})$;
$Q_{исп} = Lm$;
$сm (t_{пл} - t_{0}) + λm + сm(t_{кип} - t_{пл}) + Lm = \frac{mv^{2}}{2}$;
$2 m(c(t_{пл} - t_{0}) + λ + с(t_{кип} - t_{пл}) + L = mv^{2}$;
$v^{2} = \frac{2 m(c(t_{пл} - t_{0}) + λ + с(t_{кип} - t_{пл}) + L }{m}$;
$v = \sqrt{2 * (ct_{пл} - сt_{0} + λ + сt_{кип} - сt_{пл} + L)}$;
$v = \sqrt{2 *(λ + L + с * (t_{кип} - t_{0})}$;
$v = \sqrt{2 * (27 * 10^{4} + 5,8 * 10^{4} + 460 * (3050 - (-273))} = 1927$ м/с = 1,9 км/с.
Ответ: 1,9 км/с.