摩擦为什么会产生热量,从分微观角度回答

Question

摩擦为什么会产生热量,从分微观角度回答

Answer 1

“摩擦生热”的微观本质：
摩擦的过程实质上是,相互摩擦的物体表面分子相互碰撞的过程.假定一个物体不动,另一物体相对该物体运动,则在此过程中,被撞击的分子获得了另一物体中分子的部分或全部定向动能（宏观动能的微观本质在于质点的定向运动,宏观动能是这些定向运动分子的总动能,将分子视为质点）.获得此定向动能的分子又会与周围的其它分子相互碰撞,由于这种碰撞极为频繁,而撞击的方向又是随机的,因此,原本的定向动能最终转变为无规则运动动能,即热运动动能增大.从而导致相互摩擦的物体表面在宏观上表现为内能增大,温度升高.另一方面,获得由定向动能转变而来的额外热运动能的表面附近分子,在运动中有可能会跑到物体内部,或与内部分子碰撞,从而使内部分子的热运动加剧.从而导致整个物体变“热”.由于运动是相对的,因此,相互摩擦的物体实际上温度是同时升高的.
变热也就是温度升高,升高到到比周围环境的温度高后,相互摩擦的物体将对外释放（辐射）热量.
上述解释中,碰撞的概念并不准确,只是通俗的理解,真正的微观过程还要复杂些.简单地说,分子间的“碰撞”实质上是分子间的电场相互作用,作用中伴随着电磁波就是光子的吸收和发射,从而实现能量在分子间的转移.在此就不展开讨论了.热运动加剧后,即温度升高后物体对外辐射热量的微观过程,此处也未交代.如有兴趣可追问.
顺便解释一下摩擦力的微观本质：单位时间内所有定向运动的分子的定向动量的改变量（即冲量）的总和.宏观运动物体中分子的实际运动是定向运动和无规运动的叠加,无规运动的动量改变量的矢量和为零.