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摩擦为什么能产生热量?

作者:www.aidwz.com 时间:2015-06-04 09:01 点击:次
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我们都知道“摩擦生热”现象,当我们的手被冻得发僵时,我们会快速地摩擦双手,这时,动能就转化成了热能,我们的手也就感到暖和了。但这究竟是为什么昵?

所有物体都是由原子构成,我们的手也是一样。摩擦的过程其实就是摩擦面上那些原子的相互作用。即使是我们用肉眼看来十分光滑的平面,放大到原子的程唆来看也是凹凸不平的,所以无论怎样打磨,两个平面之间的摩擦都不会消失。

直到80年代末,物理学家才把摩擦的原因解释清楚。这一认识归功于新型观测仪器的开发。这种仪器L有一根极其微小的针,会以“之”字形路线掠过物体表面,针头的敏感度非常高,即使是一个原子大小的微小隆起也能使它发生偏移,而这种偏移只有大约一纳米。激光可以感触到这种偏移,并把偏移的数值输人电脑。电脑再根据测量数值绘制出原子的表面形态。另外,这台仪器还能让人们观察到针在物体表面运行时处于针头最前方的原子的细节.科学家们认为,针头在掠过物体表面的原子层时,并非随意划动,而是选择了障碍少的路径,这是阻力的结果。针头会在一个个原子表面划过,运动形式也像一根时N时紧的弹簧,在物体表面按“戮看滑行—豁着”的规律运动,它会在一个原子表面上豁着并停留不到一秒钟,然后突然跃起滑行并运动到另一个原子上。

针头跳动的节奏是相同的,这与它本身的运动速度没有关系。摩擦力的大小仅仅取决于接触到的原子的数量,摩擦力会随着针头朝向表面的压力增大而增大,因为这时接触到的原子数量也随之增加。可见,原子间接触越多,摩擦力便越大。光滑表面所产生的摩擦力小于粗糙表面,也是这个原因.

摩擦中产生的热量正是来源于在“翁着”和“跳跃,中处于震动状态的原子。在物理学研究中,热量的本质就是振动着的原子所放出来的电磁波。

摩擦现象不仅发生在固体和固体之间,液体和气体也会发生摩擦现象。如果我把一根棍子在空中来回挥舞,棍子表面的原子和它接触到的空气分子之间也会产生摩擦。每种摩擦都会产生能量流失,这些能量会以热量的形式释放到周围环境中去。只有在真空中才不会产生能量流失

如果没有摩擦,我们的日常生活将变得不堪设想。那样的话,我们只能依靠推进器来使自己前进,因为我们连走路都成问题一想必每个人都知道在光滑如镜的冰面上行走有多困难吧?即使在冰面上,也还是有一定的摩擦在起作用的。

然而,有摩擦的地方就有磨损,因为摩擦的双方在相互作用时都会有原子或分子从表面流失。据估算,全世界的火车每年都会将近百万吨钢铁磨成粉尘,这也意味着巨大的能量被“挥霍”掉了。汽车的橡胶轮胎也会磨损,走路多的人的鞋底也会有磨损。地球上的一切活动都离不开摩擦。

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