В пулемете Максим с водяным охлаждением ствола, который известен многим по кинофильму Чапаев , используется водяной

Чтобы оценить, через сколько секунд вода в кожухе закипит, нам необходимо учесть несколько факторов.

Первым шагом нужно вычислить количество теплоты, выделяемое при сгорании одного патрона. Для этого умножим массу порошка в патроне на его теплоту сгорания:

\[Теплота\,сгорания\,одного\,патрона = масса\,порошка \times теплота\,сгорания = 0,0031\,кг \times 3,8 \times 10^6 \,Дж/кг\]

Теперь мы знаем, сколько теплоты выделяется при сгорании одного патрона. Чтобы найти сколько теплоты выделяется за определенное время (в нашем случае за одну секунду), нужно умножить теплоту сгорания одного патрона на скорострельность пулемета:

\[Теплота\,выделенная\,за\,1\,секунду = Теплота\,сгорания\,одного\,патрона \times Скорострельность = 0,0031\,кг \times 3,8 \times 10^6 \,Дж/кг \times 600\,выстрелов/мин \times \frac{1\,мин}{60\,сек}\]

Теперь нам известно, сколько теплоты выделяется за одну секунду непрерывной стрельбы. Чтобы определить, сколько теплоты расходуется на нагревание воды, нужно умножить это значение на 20%:

\[Теплота\,расходуемая\,на\,нагревание\,воды = Теплота\,выделенная\,за\,1\,секунду \times 0,2\]

Зная количество теплоты, которая расходуется на нагревание воды, можно рассчитать изменение температуры воды за одну секунду, используя формулу:

\[\Delta Q = m \times c \times \Delta T\]

где \(\Delta Q\) - изменение теплоты, \(m\) - масса воды, \(c\) - удельная теплоемкость воды, \(\Delta T\) - изменение температуры.

Мы знаем, что масса воды в кожухе составляет 4 литра, что можно перевести в килограммы, умножив на плотность воды (1 г/см³):

\[Масса\,воды = 4\,л \times 1\,кг/л = 4\,кг\]

Удельная теплоемкость воды составляет примерно 4,18 кДж/(кг·°C).

Теперь мы имеем все данные, чтобы вычислить изменение температуры воды за одну секунду:

\[Теплота\,расходуемая\,на\,нагревание\,воды = m \times c \times \Delta T \Rightarrow \Delta T = \frac{Теплота\,расходуемая\,на\,нагревание\,воды}{m \times c} \]

Подставляем значения:

\[\Delta T = \frac{Теплота\,выделенная\,за\,1\,секунду \times 0,2}{4\,кг \times 4,18\,кДж/(кг·°C)}\]

После вычислений получаем значение \(\Delta T\). Теперь, чтобы найти время, через которое температура воды достигнет точки кипения, нужно разделить начальную температуру воды (20°C) на \(\Delta T\) и умножить на количество секунд в минуте:

\[Время = \frac{20°C}{\Delta T} \times 60 \,сек\]

После выполнения всех вычислений, мы получим время в секундах, через которое вода в кожухе закипит при непрерывной стрельбе пулемета.