鉆木取火是什么物理學原理

時間：2020-12-23 20:03:21 維維0由分享

關(guān)于鉆木取火這個故事想必大家都知道吧?那你知道它因為是什么物理原理嗎?那么接下來給大家分享一些關(guān)于鉆木取火是什么物理學原理，希望對大家有所幫助。

鉆木取火是什么物理學原理

“鉆木取火”運用的是摩擦生熱的物理學原理。摩擦的過程實版質(zhì)上是：相互摩擦的物體表面分子相互碰權(quán)撞的過程。

假定一個物體靜止，另一物體相對該物體運動。則在此過程中，靜止物體中的分子被撞擊，獲得了運動物體中分子的部分或全部定向動能。獲得此定向動能的分子又會與周圍的其它分子相互碰撞，由于分子間的碰撞極為頻繁，而撞擊的方向又是隨機的，因此，原本的定向動能最終轉(zhuǎn)變?yōu)闊o規(guī)則運動動能，即熱運動動能增大。

從而導致相互摩擦的物體表面在宏觀上表現(xiàn)為內(nèi)能增大，溫度升高。另一方面，獲得由定向動能轉(zhuǎn)變而來的額外熱運動能的表面附近分子，在運動中有可能會跑到物體內(nèi)部，或與內(nèi)部分子碰撞，從而使內(nèi)部分子的熱運動加劇。從而導致整個物體變“熱”。由于運動是相對的，因此，相互摩擦的物體實際上溫度是同時升高的。

拓展：熱的本質(zhì)

科學家進一步研究了熱和做功的關(guān)系，特別是英國科學家焦耳做了大量實驗，定量地研究了熱和功的關(guān)系，證明做了多少機械功，就有多少機械能轉(zhuǎn)化成熱這種形式的能量。焦耳的工作，表明熱不是一種特殊的物質(zhì)，同時為能量守恒定律奠定了基礎(chǔ)。能量守恒定律的建立，徹底否定了熱質(zhì)說，同時為分子運動論的發(fā)展開辟了道路。經(jīng)過科學家的長期研究，關(guān)于熱是一種運動形式的設(shè)想，終于成為公認的真理。人們認識到：宏觀的熱現(xiàn)象原來是物體內(nèi)部大量分子的無規(guī)則運動的表現(xiàn)。

探究過程

17 世紀以后，多數(shù)人根據(jù)摩擦生熱的現(xiàn)象，認為熱是一種特殊的運動形式，不少物理學家都相信這一點。但是這種看法由于缺乏精確的實驗根據(jù)，還不能形成科學的理論。到了18 世紀，對熱的研究走上了實驗科學的道路。把熱看成是一種特殊物質(zhì)的熱質(zhì)說，由于能夠解釋某些實驗結(jié)果，因而在當時獲得了承認。熱質(zhì)說將熱看成一種沒有質(zhì)量或不可稱量的流質(zhì)——熱質(zhì)，它不生不滅，存在于一切物體之中，物體的冷熱程度，決定于其中所含熱質(zhì)的多少。熱質(zhì)說對摩擦生熱的解釋是，摩擦并沒有改變熱質(zhì)的總量，但物質(zhì)在摩擦時比熱降低了，因此摩擦可以使物體的溫度升高。1798 年，英國學者倫福德(1753～1814)在從事槍炮制造時，發(fā)現(xiàn)鉆孔鉆下的金屬屑具有極高的溫度，用水來冷卻時，甚至可以使水沸騰。他懷疑金屬屑具有極高溫度是不是由于比熱降低造成的。倫福德在他的筆記中寫道，由摩擦所生的熱，來源似乎是無窮無盡的，要用熱質(zhì)說解釋摩擦生熱現(xiàn)象，鉆下的金屬屑的比熱要改變很大才行。于是他設(shè)計并做了一系列實驗，發(fā)現(xiàn)鉆下的金屬屑的比熱在摩擦時并沒有降低。根據(jù)實驗結(jié)果，倫福德斷言熱質(zhì)說不足為信，應當把熱看成是一種運動形式，熱質(zhì)說的統(tǒng)治地位開始動搖了。1799 年，英國的戴維做了更加嚴格的實驗。他在零攝氏度以下的露天里，在抽成真空的玻璃罩內(nèi)，使金屬輪子和盤在鐘表裝置的帶動下相互摩擦，結(jié)果使金屬盤上的蠟熔化了。在這個實驗中，熱不可能是由周圍物體傳遞給蠟的，而且倫福德的實驗已經(jīng)證明，金屬也不會由于比熱的降低而放熱，那就只能是由于摩擦生熱使蠟粒子的運動加快了。戴維的實驗有力地打擊了熱質(zhì)說。

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