Портал создан при поддержке Федерального агентства по печати и массовым коммуникациям.

ОТКУДА ЖЕ ЭНЕРГИЯ?

В журнале "Наука и жизнь" № 10, 1998 г. была помещена статья доктора технических наук В. Яворского "Энергия "из ниоткуда". В статье рассказывалось о любопытных результатах испытаний бронебойных снарядов, противоречащих, на первый взгляд, закону сохранения энергии. Снаряд-ударник, пробивая в броневой плите отверстие, сильно нагревает сталь. Оказалось, что при этом в виде тепла выделяется гораздо больше энергии, чем ее имел летящий снаряд.Статья вызвала очень большой интерес. Редакция получила много писем от читателей, которые пытаются объяснить это странное явление, предлагают свои варианты постановки эксперимента и расчета баланса энергий. Публикуем краткий обзор этой почты.

Читатель Ратай из г. Апшеронска (он, к сожалению, не указал своего имени), полагает, что "энергия из ниоткуда" появляется в многокомпонентном сплаве - броневой стали - в результате либо химических, либо физических превращений. Железо и углерод могут выгорать, между компонентами сплава станут проходить химические реакции, а кристаллическая структура будет перестраиваться. Если же образцы брони были закалены, при ударе произойдут разгрузка напряженных состояний и другие процессы, сопровождающиеся изменением термодинамических параметров и выделением энергии. Обнаружить изменения структуры можно методами металлографического, рентгеноструктурного и химического анализа зоны удара.

С этим согласен А. Чупикин, сообщивший только свой электронный адрес. При образовании железной окалины (Fe2O3) выделяется 821,9 Дж тепловой энергии на моль. Для получения "лишней" энергии должно сгореть не более 0,1 моля железа, или 5,6 г. Столь малое количество обнаружить трудно, тем более что металл при ударе распыляет ся. "Масштабный фактор" объясняется тем, что с увеличением размеров пробоины растет масса металла, нагретого до температуры возгорания. Чтобы проверить гипотезу, читатель предлагает поместить образец в среду инертного газа.

Преподаватель Саратовского государственного технического университета А. Колчинин советует оценить подведенную к броне энергию "сверху", определив, сколько ее выделяется при сгорании пороха. Она больше кинетичес кой энергии снаряда, и поэтому, видимо, следует избрать другую модель взаимодействия снаряда с броней.

Кандидат физико-математических наук В. Коляда из Москвы доказывает, что появление "избыточного" количества теплоты только кажущееся, и связано оно с особенностями протекания процесса удара. При расчетах предполагается, что подведенная энергия распределяется в веществе по всем направлениям равномерно. Но при большой скорости воздействия она станет распространяться в основном вдоль направления удара, разрывая связи между атомами вещества (то есть расплавляя его) в очень небольшом объеме. Чем выше начальная скорость ударника, тем сильнее выражена эта особенность ударного процесса, наблюдавшаяся В. Яворским с коллегами как "масштабный эффект". Отсюда следует, что табличным значением теплоемкости пользоваться нельзя, его следует уменьшить в несколько раз. Расчеты, присланные В. Колядой, показывают, что при сделанных предположениях отношение количества тепла к энергии ударника оказывается не выше 70%, как и следует из закона сохранения энергии.

Выпускник химического факультета Дальневосточного государственного университета В. Шевченко (г. Спасск-Даль ний) считает, что избыточное тепло выделяется при изменении структуры кристаллов стали под действием удара. Сталь может представлять собой твердый раствор углерода в железе - так называемый мартенсит. Удар вызвал кристаллизацию углерода, подобно тому, как из пересыщенного раствора при встряхивании выпадает соль. При этом выделяется скрытая теплота кристаллизации. Остается выяснить, в какой форме выделился углерод: в виде алмаза, графита или какой-то другой структуры. А само предположение можно проверить, выстрелив в образец другого состава.

Читатель Ю. Кашфразиев из Москвы предполагает, что мишень дополнительно разогревалась пороховыми газами, которые на расстоянии метра от ствола имеют очень высокую температуру. "Масштабный фактор" определяется калибром орудия и, следовательно, массой выброшенных газов.

О. Мельников из Екатеринбурга уверен, что эффект нельзя объяснить только окислением металла в зоне разрушения. Площадь поверхности брони, вступающей в реакцию, пропорциональна квадрату линейных размеров снаряда, а энергия и масса снаряда - ее кубу. С увеличением калибра площадь растет медленнее, чем масса, и сильно увеличить кпд не может. Мельников склоняется к мысли, что энергия выделяется за счет снятия внутренних напряжений, и напоминает, что в литературе появлялись сообщения о выбросе нейтронов в зоне микротрещин.

***

Таким образом, читатели журнала оказались достаточно единодушными в своих предположениях: явление можно объяснить сравнительно небольшим числом физических эффектов. Остается пожелать доктору технических наук Виктору Валериановичу Яворскому все-таки довести до конца свои интересные работы и выяснить, откуда же берется "лишняя" энергия.


Случайная статья


Другие статьи из рубрики «Гипотезы, предположения, догадки»