Как вычислять количества тепла

[Reactor9]

Допустим что некий объект быстро движется в атмосфере, нам известно его скорость, высота полета и время в течении которого этот объект движется. Можно ли вычислять количество тепла выделенная из-за трения? Саму температуру можно вычислять здесь http://www.grc.nasa.gov/WWW/BGH/stagtmp.html а что потом сделать? Температуру следует умножить на время? И полученный результат нужно сравнивать с удельной теплоемкостью материала из которого сделан тот объект? Настолько мне известно если время мало то количество тепла будет настолько малым что объект не сгорает несмотря на высокую температуру, вот тут такое написано:

"Также для исследования прочности тяговой плиты были проведены испытания на атолле Эниветок. Во время ядерных испытаний на этом атолле покрытые графитом стальные сферы были размещены в 9 метрах от эпицентра взрыва. Сферы были после взрыва найдены неповрежденными, тонкий слой графита испарился (аблировал) с их поверхностей. Возможно такая же теплозащита предусматривалась для тяговой плиты. Эксперименты показали, что плита была бы подвергнута действию критических температур только приблизительно одну миллисекунду в течение каждого взрыва, и что абляция произойдет только в пределах тонкого поверхностного слоя плиты. Продолжительность высоких температур настолько коротка, что очень немного тепла переходило в плиту, активное охлаждение было бы ненужным."
http://imperus.clan.su/publ/2-1-0-7
Наверное тоже самое будет если продолжительность полета будет коротким

[Reactor9]

Никто не знает?

[Евгений Машеров]

1. Затруднение в этой задаче возникает из-за того, что неизвестно количество тепла, унесённое атмосферой. Оно зависит от многих факторов,
например, формы объекта, его покрытия и т.п.
2. На время нужно умножать не температуру, а мощность тепловыделения. Однозначной связи с температурой нет.
3. Разделив вычисленную в предыдущем пункте тепловую энергию на теплоёмкость объекта (произведение удельной теплоёмкости на его массу), получим величину нагрева объекта, но это будет оценка сверху - неизвестная часть энергии ушла в атмосферу.

[Reactor9]

Евгений Машеров

Цитата:

формы объекта

Вот что у нас: электромотор который вращает стержень определенной длины на уровни моря, так что это-длинный цилиндр:

Цитата:

На время нужно умножать не температуру, а мощность тепловыделения

Уточним-чем быстрее выделяет тело в атмосферу тем лучше? То есть он будет менее нагрет?

Цитата:

произведение удельной теплоёмкости на его массу

Для этого наверно есть данные для каждого материала?

[kyzic]

Цитата:

Допустим что некий объект быстро движется в атмосфере, нам известно его скорость, высота полета и время в течении которого этот объект движется. Можно ли вычислять количество тепла выделенная из-за трения?

Закон сохранения энергии в данном случае даст ответ, позволяя не вдаваться в детали. Если известна полная механическая энергия тела в начале полета, и его механическая энергия в конце полета, то их разность даст работу сил трения, которая фактически равна выделившемуся теплу. В случае наличия двигателя необходимо учесть работу этого двигателя. И так далее.

[Reactor9]

kyzic в сообщении #445921 писал(а):

Цитата:

Допустим что некий объект быстро движется в атмосфере, нам известно его скорость, высота полета и время в течении которого этот объект движется. Можно ли вычислять количество тепла выделенная из-за трения?

Закон сохранения энергии в данном случае даст ответ, позволяя не вдаваться в детали. Если известна полная механическая энергия тела в начале полета, и его механическая энергия в конце полета, то их разность даст работу сил трения, которая фактически равна выделившемуся теплу. В случае наличия двигателя необходимо учесть работу этого двигателя. И так далее.

Интересно но вот что хочу узнать: если у нас вращающий стрежень (на рисунке) то как вычислять разность? Сначала стержень неподвижен и его энергия равен нулю а когда он вращается с определенной скоростью то тогда некой X. То есть этот разность и будет равен X (в джоулях например), верно?

[kyzic]

A=\delta E, где A - работа внешних сил, \delta E - изменение полной механической энергии тела.

[GraNiNi]

Reactor9 в сообщении #446282 писал(а):

если у нас вращающий стрежень (на рисунке)

Меня терзают смутные сомнения, что с помощью такой конструкции можно достичь скорости, при которой бы стержень начал заметно нагреваться за счет трения о воздух.
Наоборот, если его нагреть, то при вращении он остынет быстрее, чем без вращения.

[Reactor9]

kyzic

Цитата:

A - работа внешних сил

То есть атмосферное трение? Или......

Цитата:

\delta E - изменение полной механической энергии тела

Как его вычислять? Это наверно разница в количестве энергии когда стержень неподвижен и когда он вращается с максимальной скоростью?

GraNiNi

Цитата:

Меня терзают смутные сомнения, что с помощью такой конструкции можно достичь скорости, при которой бы стержень начал заметно нагреваться за счет трения о воздух.

Да, он точно будет нагреваться и как раз хочу узнать как это вычислять но кажется на этот вопрос дают разные ответы.....

[kyzic]

Одно дело вычислить тепло, выделившееся в результате трения, и совершенно другое - температуру чего-либо. Первое находится из закона сохранения энергии, а второе удел теории теплообмена и аэродинамики. И во втором случае задача весьма нетривиальна. Более того, аналитически она как правило не решается. Решается либо через критериальные уравнения подобия если они разработаны для данного процесса, либо с помощью численного решения уравнений движения и теплообмена.

[Reactor9]

kyzic в сообщении #446931 писал(а):

Одно дело вычислить тепло, выделившееся в результате трения, и совершенно другое - температуру чего-либо. Первое находится из закона сохранения энергии, а второе удел теории теплообмена и аэродинамики. И во втором случае задача весьма нетривиальна. Более того, аналитически она как правило не решается. Решается либо через критериальные уравнения подобия если они разработаны для данного процесса, либо с помощью численного решения уравнений движения и теплообмена.

Значит первая задача гораздо легкая чем вторая? Я в принципе должен разобраться какую из них мне нужно решать сначала ведь нужно вычислять количества тепло выделившееся в результате трения вращающегося стержня:

И потом подумать сможет ли выделенное тепло сжечь стержень или нет, если вращение стержня продолжиться в течении 10 с тогда наверно стержень просто не успеет нагреться, а в течении 10 мин он сгорит....вот это хочу выяснить.......вопрос в этом: при определенном скорости вращении и определенном стержне (мы ведь знаем его массу и материалы из которого он сделан) какова та минимальная время за которую стержень должен "успеть" набрать необходимую скорость и потом остановиться?

[kyzic]

это не самый лучший способ сжечь стержень. и вообще, какая-то весьма странная задача. короче читайте книжки по профильным направлениям.

[GraNiNi]

Reactor9 в сообщении #446736 писал(а):

Да, он точно будет нагреваться

Но скорости при этом должны быть сверхзвуковые!
Забавно было бы посмотеть, как электромотор преодолевает звуковой барьер.

[Reactor9]

kyzic в сообщении #447348 писал(а):

короче читайте книжки по профильным направлениям

И какие именно?

GraNiNi в сообщении #447637 писал(а):

Но скорости при этом должны быть сверхзвуковые!
Забавно было бы посмотеть, как электромотор преодолевает звуковой барьер

Примерно так же как и реактивный самолет