Question

用铁锤打击铁钉，设打击时有80％的机械能转化为内能，内能的50％用来使铁钉的温度升高．问打击20次后，铁钉的温度升高多少摄氏度？已知铁锤的质量为1.2 kg，铁锤打击铁钉的速度是10 m/s，铁钉质量是40 g，铁的比热是5.0×10² J/(kg·℃)．

Answer 1

答案：经计算得出铁钉温度升高24℃．
解析：

首先分析铁锤打击铁钉的过程中能量的转化． 　　铁锤打击铁钉时，铁锤的一部分动能转化为内能，而且内能中的一半被铁钉吸收，使它的温度升高．如果用△E表示铁钉的内能增加量，铁锤和铁钉的质量分别用M和m表示，铁锤打击铁钉时的速度用v表示．依据能的转化和守恒定律，有：铁钉的内能增加量不能直接计算铁钉的温度，机械能转化为内能的数量等效为以热传递方式完成的，因此等效为计算打击过程中铁钉吸收多少热量，这热量就是铁钉的内能增加量．因此有Q＝cm△t．式中c为铁钉的比热，△t表示铁钉的温度升高量．将上面两个公式联立，经计算得出铁钉温度升高24℃．

提示：

在这个物理计算过程中突出体现了如何应用能的转化和守恒定律这一基本原理．