Какое же количество энергии заключено в заряде пороха, например в полном заряде 76–миллиметровой пушки?
Рис. 39. Потенциальная энергия превращается в энергию движения
Это легко подсчитать. Полный заряд пироксилинового пороха 76–миллиметровой пушки весит 1,08 килограмма. Каждый килограмм такого пороха выделяет при сгорании 765 больших калорий тепла. Каждая большая калория, как известно, соответствует 427 килограммометрам механической энергии.
Рис. 40. Единица работы–килограммометр
Таким образом, энергия, заключенная в полном заряде 76–миллиметровой пушки, равна:
1,08·765·427 = 352.000 килограммометров.
А что такое килограммометр? Это работа, которую надо затратить для того, чтобы поднять один килограмм на высоту в один метр (рис. 40).
Однако далеко не вся энергия пороха уходит на выталкивание снаряда из орудия, то есть на полезную работу. Большая часть энергии пороха пропадает: около 40% энергии совершенно не используется, так как часть газов бесполезно выбрасывается из ствола вслед за вылетевшим снарядом, около 22% расходуется на нагревание ствола, около 5% уходит на отдачу и движение газов.
Если учесть все потери, окажется, что только одна треть, или 33%, энергии заряда идет на полезную работу.
Рис. 41. Единица мощности – лошадиная сила
Это не так уж мало. Орудие как машина обладает довольно высоким коэфициентом полезного действия. В самых совершенных двигателях внутреннего сгорания на полезную работу затрачивается не более 40% всей тепловой энергии, а. в паровых машинах, например в паровозах, – не более 20%.
Итак, на полезную работу в 76–миллиметровой пушке тратится 33% от 352.000 килограммометров, то есть около 117.000 килограммометров.
И вся эта энергия выделяется всего лишь в 6 тысячных долей секунды!
Простой расчет показывает, что мощность орудия составляет более 260.000 лошадиных сил. А что такое "лошадиная сила", видно из рис. 41.
Если бы люди могли произвести такую работу в столь же короткий срок, потребовалось бы примерно полмиллиона человек.
Вот какова мощность выстрела даже небольшой пушки!
Нельзя ли все–таки чем–нибудь заменить порох?
Применение пороха как источника огромной энергии сопряжено со значительными неудобствами.
Например, вследствие очень высокого давления пороховых газов орудийные стволы приходится делать весьма прочными, тяжелыми, а из–за этого страдает подвижность орудия.
Кроме того, при взрыве пороха развивается чрезвычайно высокая температура (рис. 42) – до 3000 градусов. Это в 4 раза выше температуры пламени газовой горелки!
. Для плавления стали достаточно 1400 градусов тепла. Температура взрыва, таким образом, больше чем вдвое превышает температуру плавления стали.
Но все же ствол сильно нагревается, этому способствует также трение снаряда. При продолжительной ‘ стрельбе приходится увеличивать промежутки времени между выстрелами, чтобы ствол не перегревался. В некоторых же скорострельных малокалиберных орудиях устраивают специальные системы охлаждения.
Все это, конечно, создает неудобства при стрельбе. Кроме того, большое давление, высокая температура, а также химическое действие газов не остаются бесследными для ствола: металл его постепенно разрушается.