Question

為了減少太空污染，一艘航天器在完成預定任務后，要使它墜落銷毀，墜落過程可簡化為由一個圓軌道開始，經過與大氣摩擦，航天器的絕大部分經過升溫、熔化最后汽化而銷毀，剩下的殘片墜入大海．航天器原來的機械能中，除一部分用于銷毀和一部分被殘片慮墜落過程中化學反應的能量)．已知：

(1)從圓軌道墜落開始時航天器的機械能E＝4.0×10¹²J，質量M＝1.17×10⁵kg．入海時殘片的質量m＝1.2×10⁴kg，溫度升高Δt＝3.0×10³℃，動能E_k＝0.7×10⁹J；

(2)航天器材每1kg升溫1℃平均所需能量c＝1.0×10³J，航天材料每銷毀1kg平均所需能量μ＝1.0×10⁷J．

試導出用以上所列各物理量的符號表示出的表達式，并估算出的數值．

Answer 1

答案：
解析：

航天器材銷毀所需能量 　　E銷＝(M－m)μ 　　＝(1.17×105－1.2×104)×1.0×107J 　　＝1.05×1012J 　　E殘＝Q＝cmΔt＝1.0×103×1.2×104×3.0×103J 　　＝3.6×1010J 　　由能量守恒定律得：E＝E銷＋E殘＋Ek＋， 　　故＝E－E銷－E殘－Ek 　　＝E－(M－m)μ－cmΔt－Ek 　　＝4.0×1012J－1.05×1012J－3.6×1010J－0.7×109J 　　≈2.9×1012J