Question

Un arma es una máquina térmica. En particular, es una máquina de pistón de combustión interna que no funciona en un ciclo, sino que se aparta durante su proceso de expansión adiabática. Cierta arma consiste de 1.80 kg de hierro. Dispara una bala de 2.40 g a 320 m/s con una eficiencia energética de 1.10%.
Suponga que el cuerpo del arma absorbe toda la salida de energía, el otro 98.9%, y aumenta uniformemente en temperatura durante un breve intervalo de tiempo, antes de perder alguna energía por calor en el ambiente. Encuentre su aumento de temperatura.

Answer 1

Podemos decir que el aumento de temperatura del arma viene siendo de 0.150 K, esto considerando la energía que tiene la bala al salir y la energía que absorbe el arma.

Explicación:

Inicialmente vamos a calcular la energía cinética que lleva la bala, entonces:

Ec = 0.5·m·V²

Ec = 0.5·(2.40x10⁻³ kg)·(320 m/s)²

Ec = 122.8 J

De esta energía tenemos que el 98.9% lo absorbe el arma, entonces buscamos el cambio de temperatura:

Q = m·cp·ΔT

(0.989)·(122.8 J) = (1.80 kg)·(450 J/kg·K)·ΔT

121.45 J = (810 J/K)·ΔT

ΔT = 121.45 J / 810 J/K

ΔT = 0.150 K ; siendo este el aumento de temperatura