摩擦力做功等于动能变化,但不是还有摩擦生热的内能吗?
解答:1、在地面上滑动的物体,是作为一个整体来考虑的,这种整体考虑的方法就是 质点运动学(particle kinematics)的出发点。 摩擦力使得运动物体的相对滑动受到阻碍,如果在平面上滑动,“摩擦力所 做的功”的实质是滑动物体的动能减少,减少的动能转化成热能。 2、此热能的宏观体现就是滑动物体和地面的温度升高,微观的体现就是物体内 和地面的分子运动加剧,也就是增加了该物体的内能和地面局部范围内的内 能。也就是微观分子的热运动动能增加。3、用热力学的观点来解释,温度表示的是物体的宏观状态性质(macrostatic property)。 温度的升高意味着滑动物体内部的分子动能增...全部
解答:1、在地面上滑动的物体,是作为一个整体来考虑的,这种整体考虑的方法就是 质点运动学(particle kinematics)的出发点。 摩擦力使得运动物体的相对滑动受到阻碍,如果在平面上滑动,“摩擦力所 做的功”的实质是滑动物体的动能减少,减少的动能转化成热能。
2、此热能的宏观体现就是滑动物体和地面的温度升高,微观的体现就是物体内 和地面的分子运动加剧,也就是增加了该物体的内能和地面局部范围内的内 能。也就是微观分子的热运动动能增加。3、用热力学的观点来解释,温度表示的是物体的宏观状态性质(macrostatic property)。
温度的升高意味着滑动物体内部的分子动能增加,这种分子的 动能是微观性质(microstatic property)。 在摩擦力的作用下,滑动物体的整体动能的减少,转化成自身内部的内能 (internal energy),这在能量守恒与转化上没有矛盾。
不知楼主的真正意思是指什么?希望楼主有疑问,进一步提出来讨论。 补充回答:A、我们在高中物理和大学普通物理(General Physics)中的力学部分,是将物体 的整个质量考虑成集中在质心(Mass Centre), 是作为一个宏观物体整体考虑 的,所有的概念并无区分物体内部的各个部分,更没有考虑物体内部分子与 分子的作用情况(intermolecular reaction), 更进一步的物体内部的分子内 的作用情况(intramolecular reaction)就更加更加没有考虑,这些问题通通 交给了物理化学(physical chemistry)或统计热力学(Statistical Thermodynamics)去解决了。
所以,我们普通力学中给出的“摩擦力做功使得物体的动能减少”只是一个 宏观的、整体的、模糊笼统的说法。无法讲深讲透,因为这一阶段的学生还 没有足够的数学、物理基础去理解更深层次的内容。B、摩擦力的出现是初双结对的,地面摩擦物体,物体就一定摩擦地面,地面使 得物体发光、发声、发热,同样地,物体也使得地面发光、发声、发热。
“摩擦力做功使得物体的动能减少”只是一个能量转化的守恒问题;而 “发光、发声、发热”则是一个能量转化的去向问题,方向问题。C、能量转化的方向可以从一个物体到另一个物体,这是普通力学的说法,是指 “物体”,就是object,不过我们喜欢用的是Body,如free body diagramme --隔离物体法。
但是到了热力学,到了物理化学,就要改成System(系统)和 Surrounding(环境,系统外,非系统)的习惯说法。 能量的转化方向可以是系统内部的转化,也可以是系统跟环境的转化。 把地面和滑动物体作为一个系统,滑动物体宏观动能的减少,使得系统内部 的微观热运动动能增加,也就是系统内部的内能增加,这没有矛盾。
在普通力学中,没有考虑系统的内能。而热学中讲内能时,又仅仅是讲系统 内部的微观热运动的能量的总和,并没有涉及到系统宏观运动的整体动能。 系统运动的宏观动能的减少, 通过摩擦力做功, 转化成了系统内部的微观分子热运动的内能。
而这个“做功”,是一个笼统抽象的做功, 其实就是转化的过程,转化的一个方式。 楼主以后学多了就会知道,“做功”的方式有很多, 学了气体膨胀,学了电磁场理论后,才能理解抽象的“做功”概念。 这应该是楼主纠结的地方。
不知这样讲解,楼主清楚了吗?。收起