De ce frecarea produce căldură?

Question

Imi poate explica cineva fenomenele care au loc atunci cand 2 suprafete sunt frecate una de alta? Ce procese au loc la nivel atomic la contactul dintre suprafete si cum anume apare caldura respectiva? Si din ce?

Answer 1

Salut !

Cred ca pot raspunde pana la un anumit nivel:

-  frecarea, ca si multe alte fenomene macroscopice din jurul nostru, are ca si cauza forta electromagnetica;

- la contactul a doua materiale se stabilesc legaturi chimice temporare, care la miscarea reciproca se rup violent eliberanduse electroni, din acest proces rezultand caldura prin radiatie in infrarosu.

Answer 2

In primul rand trebuie observat ca incalzirea e diferita in functie de materiale. Cu cat in materialul respectiv sunt mai multi electroni liberi, adica e mai bun conducator de electricitate, cu atat fenomenul de incalzire e mai rapid si mai puternic. Cu cat acesta are electronii mai captivi in atomii lor, adica e un izolator (dielectric), cu atat fenomenul incalzirii la frecare e mai slab. Electronii liberi din prima categorie exista datorita structurii cristaline a materialelor respective, structura care cuprinde ioni pozitivi in nodurile cristalelor si un numar de electroni neprizonieri ai unui atom anume. Aceasta structura ramane neutra electric pentru ca numarul total al sarcinilor pozitive +e (protonii) ramane egal cu cel al sarcinilor negative -e (electronii). La frecarea a doua suprafete, datorita asperitatilor acestora la nivel microscopic (importante, oricat de netede apar ochiului liber), are loc un transfer reciproc de electroni liberi, si crearea, alternativ, de zone cu exces de sarcini negative. Trebuie observat ca distributia sarcinilor negative in exces intr-o structura cristalina se face catre suprafata materialului, pentru ca ei sunt respinsi de ionii pozitivi din noduri catre afara. Apar astfel fluxuri de sarcini electrice intre cele doua suprafete, deci curenti electrici, printre efectele curentului electric fiind si cel caloric, rezultat al cresterii energiei electronilor. Radiatia este nu doar in infrarosu, totusi. La o lovire a doua obiecte semicristaline sau cristaline cum arfi doua pietre (in fond tot o frecare), dupa cum stim cu totii, sar scantei (spectru vizibil). Si ce bine ca e asa, ca altfel nici pana in ziua de azi nu stiam sa facem focul (-:

Comments

No offence, dar nu sunt sigur ca am inteles: deci fluxuri de sarcini electrice dintre palmele mele fac ca ele sa se incalzeasca atunci cand le frec?

---

Sincer, am avut in vedere materiale mai mult sau mai putin conductibile, dar nu m-am gindit la tesut biologic. Dar de ce nu? In fond ce se intampla cand ne frecam corpul de propriile haine si ne incarcam electrostatic? Ni s-a intmplat sa dam mana cu cineva si la contact sa se produca un mic arc electric, uneori chiar dureros. Ce altceva am facut, in fond, cand ne-am frecat de tesatura daca nu ne-am creat, la nivelu corpului, un deficit sau un exces de sarcini electrice? Asta inseamna ca am capatat un potential electric diferit de zero volti si, intr-un circuit inchis putem genera un curent electric, adica un flux de electroni. In ce priveste frecarea palmelor nu stiu daca nu sunt si procese biologice, gen dilatarea vaselor periferice cu aport suplimentar de sange, deci senzatie de caldura, stimularea unor glande sudoripare,nu stiu. Cred ca intrebarea "de ce ni se incalzesc palmele cand le frecam una de alta" merita pusa si la sectiunile de medicina, biologie sau sanatate. No offence taken :-)

---

O adaugire. Frecarea este o consecinta a faptului ca bucati de materie se lovesc una de alta si nu trec una prin alta, deoarece la nivel atomic opereaza principiul excluziunii al lui lui Pauli si nu are legatura cu forta electromagnetica. Dar eu am cautat o explicatie cu argumentele electricitatii care mi se par mai edificatoare decat tratarile cu mijloacele fizicii cuantice

---

Am incercat si eu sa ma lamuresc un pic prin alte surse, dar nu am gasit ceva care sa ma faca sa inteleg fenomenul, in profunzime. Ba un fizician spune ca nimeni nu poate explica exact, ceea ce ma cam indoiesc. Ce surse de pe Internet, credibile si edificatoare privind producerea caldurii prin frecare?

---

iti dau un link in care exista un capitolas despre sarcini electrice, unde sunt referiri utile la abordarea subiectului nostru :http://www.referatele.com/referate/fizica/online1/NOTIUNEA-DE-SARCINA--ELECTRICA-referatele-com.php

Answer 3

De fapt la frecare se produc rupturi de material, rupturi care necesita energie precum la o moara de macinat. Deci, energia cinetica este transformata in energie calorica.