Súrlódás hatására miért keletkezik hő?

A statisztikus fizika a hőmérsékletet a részecskék kinetikai / mozgási energiájának tulajdonítja.

Én úgy tudnám elképzelni, hogy csúszási súrlódásnál a Van der Waals erők miatt az érintkező felületek részecskéi egy bizonyos távolságban vonzzák egymást, de amint nő a távolság köztük ez megszűnik. Ekkor ha nem válnak ki a felületből, akkor a többi részecske visszahúzza és egyfajta rezgés alakul ki. Vagyis nő a kinetikus energia, nő a hőmérséklet.

De ha jól emlékszem csináltak olyan kísérletet -a Mítosz írtókban-, hogy egy irodaház tetejéről ledobtak egy dinnyét, melynek nőt a hőmérséklete a földbe csapódás után -ez természetes, mert a becsapódás során a kinetikus energiája a részecskéknek adódott át hang és hő formájában (pongyolán és röviden fogalmazva)-.

Fontos megjegyezni, hogy nem az atom elektronja gerjesztődik, hisz ez abszorpcióval -fény elnyeléssel- járna.

Intermolekuláris erők (egyike a Van der Waals) esetében x távolságig vonzzák egymást a molekulák (+atomok, ionok), majd x távolság elérése után (az elmélet szerint) az elektronfelhők taszító ereje lesz erősebb.

Mindeközben szilárd anyagok esetében a rácsban (molekulák, atomok, ionok) egyfajta oszcillációs pontokként a hőterjedésért lesznek felelősek a (anizotróp) szerkezeti tulajdonságtól függően.

Tehát surlódó felületeknél az egyenetlen felszínek egymáson való csúsztatása (x távolságok körül) okozza a kezdeti rács oszcillációt (amit a nyomó erő->nyomás, kezdeti axiális erő tényező befolyásol), majd az anyagon belül hullámként terjed az energia, hőként raktározódik. Ezt az energiát sugározná ki az anyag infra tartományban, de lejönnek belőle a veszteségek (hang, tartós deformációk...)

Léphetünk atominál magasabb szintre is.

A felületi érdességcsúcsok találkozásainál nagy erők nagyon kis felületen jelennek meg, ami lokálisan óriási nyomásnövekedéssel jár. Az meg melegedéssel.

A súrlódási lemorzsolódás folyamatosa anyagdarabokat szakít le, az ott felszakadó molekuláris kapcsolatok is energiafelszabadulással járnak.

Ezt a kérdést már korábban egyszer feltették. Van vagy már 6-7 éve is talán.

Akkoriban én nagyon részletesen kifejtettem a magyarázatot, amit még egy egyetemi könyvből tanultam meg.

Nem fogom teljes részleteiben visszaidézni, akit érdekel, kénytelen lesz visszakersni a régebbi válaszom.

Csak a lényeget mondom: A súrlódási folyamat alapjában kétfelé bontható. Az egyik, amikor a felületi simaság játszik. U.is ekkor a felületek nagyon jól vannak gyártástechnológiailag megmunkálva. Ha egy sík lakkozott asztallapra pl. egy 50x50 cm-es üveglapot fektetünk, akkor annak megemelésekor érezhetően erőkifejtés szükséges.

Evvel azt látjuk be, hogy a megfelelő felületi simasággal gyártott felületek között a két anyag atomjai kapcsolódnak egymással. Ezt úgy kell érteni, hogy az atommag körül keringő elektronok akár átlépnek a közel lévő, másik anyag atommagja terébe, és viszont.

Értelemszerű, hogy a felületek bontásakor energiabevitel szükséges, amely lokálisan a felületek mentén hő formájában mutatkozik meg.

A másik része a súrlódásnak, amelyet Wadmalac elvtárs is említ. A felületi simaság gépészeti értelmezése is jól megmutatja, hogy a gépgyártásban nincs az a technológia, amely tökéletes felületi minőséget tud megvalósítani. Ebből az következik, hogy minden legyártott munkadarab felülete ú.n. érdességgel jellemezhető.

Azaz a felület hullámhegyek -és völgyek periódikus változásából áll makroszkópikus szinten.

Ilyenkor a felületek egymáson való elcsúszása során ezek a hegyek és völgyek egymásba akadnak, esetleg el is tompítják a szomszédos csúcsokat.

Nem tudom, ki mennyire járatos a gépiparban, vagy ki mennyire tudja itt, hogy milyen a vas szaga.

De a példa nagyon jól szemléltethető azzal, ha mondjuk egy 200-as köracél gépi fűrészelésére gondolunk.

Persze nem olyan fűrésszel, amit a Praktikerben árulnak 80 ezerért, mert az ekkora anyagot nem visz el.

Régi típusú szovjet keretes fűrészgép, ikerfogaskerekes hajtással, ami 800 kg-os, az igen!

Aki azzal fűrészel vasat, az látni fogja, ha nincs hűtés-kenés, akkor a vas csak úgy fűstöl. Na ez a súrlódás.

Remélem segítettem.

" a megfelelő felületi simasággal gyártott felületek között a két anyag atomjai kapcsolódnak egymással. Ezt úgy kell érteni, hogy az atommag körül keringő elektronok akár átlépnek a közel lévő, másik anyag atommagja terébe, és viszont."

Az egyetemi tankönyv fatális félreértése, ha valaki azt hiszi, hogy két egymásra tett sima felület atomjai közt kovalens kötés alakul ki!

[Mint ahogyan a tele töltött pohárra tett papírlap rendszert fejjel lefelé fordítva sem a kovalens kötés tartja a papírlapot a levegőben...]

6-osnak:

Amit írtam, azt nem kell szigorúan vett kovalens kötésnek érteni. Bár kémiai szempontból azt nevezzük kovalens kötésnek, amikor az egymással kölcsönhatásba lépő két atom csak közösen képes az elektronoktettet kialakítani, itt persze a külső elektronokról van szó.

Szándékosan nem használtam a kovalens kötés elenevezést abban amit írtam. Ez egyébként is gyakran a fémes kötésekben nyílvánul meg. De ebbe ne menjünk most bele, mert terminológiától függ.

Amit írtam, a súrlódás mikroszkópiai megközelítésére vonatkozóan, azt úgy kell érteni, hogy a felületi atomok gyakorlatilag nagyon közel kerülhetnek egymáshoz, és ezért a két anyag erősen összetapad egymáshoz.

Ha jól csiszolt ólomtömböket satuval összeszorítunk egymáshoz, akkor ez bekövetkezik.

A másik megjegyzésem ehhez, hogy a valóság azért sosem tökéletes. Számolni kell azzal, hogy a felületek szennyezettek, sokszor oxidréteg is van.

Így azt mondhatjuk, hogy kiemelkedő pontokban érintkezik a két test, és ezek a teljes felületéhez vett aránya elenyésző.

De az érintkező pontok száma azért elég sok.

Amikor a testeket elmozdítjuk egymáson, akkor az érintkező pontok kötéseit fel kell törni.