11 svar
229 visningar
Eudoxos 89
Postad: 8 aug 2018

Friktion omvandlas till värme ?

Jag undrar om det är korrekt att uttrycka sig som att friktionsarbete omvandlas till värmeenergi

haraldfreij 686 – Mattecentrum-volontär
Postad: 9 aug 2018 Redigerad: 9 aug 2018

Inte riktigt. Jag tycker att man ska vara tydlig i att skilja på energi (som nånting har) och arbete (som en kraft utför), även om de mäts i samma enhet. När ett arbete utförs övergår energi från ett objekt eller en form till en annan. I fallet friktion skulle jag uttrycka det som att  "Friktionskraften omvandlar rörelseenergin till värmeenergi", alternativt "Friktionsarbetet gör att rörelseenergin omvandlas till värmeenergi".

Eudoxos 89
Postad: 9 aug 2018

"Omvandlas" skulle jag ersätta med "lagras", och "värmeenergi" måste i detta fall ersättas med Intern Energi U

Energi är och Transfer of Energy är två olika saker
Terminologin är lurig och är en kvarleva från 1800 talets caloric teori, då man trodde 
att värme är en fluid 
"Värmeenergi" borde betyda  värmetransport.
Annars är det Intern Energi U

Anser jag...

Nu förstårjag inte vad du vill ha sagt. Det var du själv som valde ordet "omvandlas" i din fråga, så jag undrar varför du vill byta ut det nu? Man kan inte påstå att den rörelseenergi som omvandlas till värmeenergi lagras, eftersom värmet sprider ut sig, om inte det varma föremålet är isolerat (vilket inte brukar vara fallet när det handlar om friktion).

Varför skulle friktion leda till ökad inre energi? Det är inte tillämpbart i det här fallet, just eftersom vi inte har ett isolerat system, utan den lilla temperaturökning som friktionen leder till fördelar sig i omgivningen, så ditt påstående att "värmeenergi borde betyda värmetransport" är alldeles korrekt i det här fallet.

Eudoxos 89
Postad: 9 aug 2018 Redigerad: 9 aug 2018

Så här står det i Wikipedia

https://en.wikipedia.org/wiki/Benjamin_Thompson#Mechanical_equivalent_of_heat

"Rumford argued that the seemingly indefinite generation of heat was incompatible with the caloric theory"

Att tolka friktion som "generation of heat" var inte korrekt, anser jag (rätta mig gärna).
Men det var ändå den tolkningen som så småningom ledde till att caloric teorin blev "obsolete". Även idag tolkar de flesta friktion att den omvandlas till värme. 
Visst skrev jag först "omvandlas" men sen tänkte jag till och nu har jag ändrat uppfattning.  På vilket sätt "omvandlas" friktionsarbetet till "värme" ? ordet "värme" och "omvandlas" måste man vara försiktig med vad som menas.

Friktion leder till ökad inre energi U för ett system, men sen, om systemet släpper ut den, då är det riktigt att den dissiperas ut i rymden. Men så är det med all energi. Den dissiperas ut i rymden.

Om inte värmen kom från friktionen, varifrån kom den då?

Eudoxos 89
Postad: 9 aug 2018 Redigerad: 9 aug 2018

Friktionen var arbete W och den överfördes till systemet som i detta fall var kanonrör

Därmed ökade kanonrören inre energin U och därme temperaturen T och kunde i sin tur koka vatten
Rumford och de andra tolkade det hela som att friktion producerade "värme" dvs en caloric

Men jag tycker att friktionen överförde W till kanonrören som i sin tur överförde Q till vattnet.
Q är värmetransport.  Detta är termodynamik och ingår i fysik II, naturligtvis bara översiktlig.

Eudoxos 89
Postad: 10 aug 2018

Matematiskt kan man skriva Wf = Uth

f betyder friktion och th betyder termisk. Det är en energi på gr av rörelse hos partiklarna i en kropp dvs kinetisk energi på mikronivå.  Uth är ökning i termisk energi. Aldrig minskning. Ofta används symbolen delta för en förändring, men jag vet inte hur man skriver det här.

Teraeagle 5687 – Moderator
Postad: 10 aug 2018 Redigerad: 10 aug 2018

Det är väldigt oklart vad du vill ha sagt med dina senaste inlägg. Men om vi återgår till din ursprungliga fråga:

Jag undrar om det är korrekt att uttrycka sig som att friktionsarbete omvandlas till värmeenergi

Nej, det är som sagt inte korrekt. Man talar om att krafter utför arbete, men det är energi som omvandlas. Ett exempel: Tyngdkraften utför ett arbete när ett objekt faller fritt mot marken. Däremot är det lägesenergi som omvandlas till rörelseenergi, inte arbete som omvandlas till rörelsenergi.

Det finns bara två energiformer: lägesenergi och rörelseenergi. Det finns även två olika sätt att transportera energi: arbete och värme.

Vid arbete rör sig alla partiklar makroskopiskt åt ett och samma håll, t.ex. en person som lyfts upp i en hiss. Energitransport genom ett värmeflöde sker däremot genom slumpvisa rörelser på mikroskopisk nivå, där atomer/molekyler knuffar sina grannar så att de också börjar röra sig. 

Om man knuffar en stol längs ett golv kommer det att uppstå friktion i kontaktytan mellan dem. Små ojämnheter i stolen och golvet "ruggar tag" i varandra så att deras atomer/molekyler sätts i rörelse. Den här rörelsen sprids då vidare till närliggande atomer/molekyler och vi har fått ett värmeflöde. Friktionskraften har då utfört ett arbete på stolen och omvandlat dess rörelseenergi till "värmeenergi", vilket ju faktiskt är en form av rörelseenergi. Skillnaden är att stolens rörelseenergi är mer "värdefull" (det här brukar kallas för exergi). Energi kan totalt sett bara omvandlas till "mindre värdefulla" former enligt termodynamikens andra huvudsats. Det är också anledningen till att man aldrig ser ett värmeflöde från golvet till stolen som sedan magiskt knuffar iväg den igen.

Eudoxos 89
Postad: 10 aug 2018 Redigerad: 10 aug 2018

Teraegle har rätt. Det är energi som omvandlas inte arbete. Och det var ju  min fråga.

Jag påpekade att lord Rumford tolkade friktion som att den producerad "värme" vilket är fel.
Arbete W blir inte värmetransport Q.
Jag tog min formel ovan från Resnick - Phyiscs tenth ed.  sid 193 formel 8-31 så det kan inte vara fel eller oklart 

Förresten begreppet "friktionsarbete" är det arbete mellan två kroppar i ytkontakt som rör sig relativt varandra ?,  om man rör om i en vätska, s k "paddle wheel work" så är det också friktionsarbete ? är elektrisk arbete i en resistans också friktionsarbete ?  

Teraeagle 5687 – Moderator
Postad: 10 aug 2018 Redigerad: 10 aug 2018

Ja, friktion uppstår mellan två kroppar som står i kontakt och rör sig relativt varandra. Det utförs friktionsarbete om man rör om med en sked/paddel i en vätska eftersom det finns ett gränsskikt mellan dem samtidigt som de rör sig relativt varandra. Däremot utförs även en annan typ av arbete av musklerna som håller i skeden, eftersom man även flyttar vätska framåt (den del som ligger framför skeden och inte i gränsskikten sked/vätska).

Det är lockande att säga att samma sak händer i en elektrisk ledning, men elektroner är ju egentligen inte små kulformade saker som rör sig framåt i ledningen och stöter i atomer på samma sätt som vid mekaniskt friktionsarbete. Däremot är det en ganska bra liknelse och hjälper en att förstå vad elektrisk resistans egentligen är för något. Det är ett slags motstånd till elektronernas rörelse på samma sätt som friktion är ett motstånd till mekanisk rörelse. I båda fallen uppstår dessutom värme.

Eudoxos 89
Postad: 11 aug 2018 Redigerad: 11 aug 2018
haraldfreij skrev:

 "Friktionsarbetet gör att rörelseenergin omvandlas till värmeenergi".

 Om du rör om en stillastående vattenmassa t ex med ett roterande skovelhjul , kallar du detta "friktionsarbete" ?  
Friktionskraften är alltid riktad mot rörelsen. Är det så i detta fall ?

Svara Avbryt
Close