關(guān)于鉆木取火這個(gè)故事想必大家都知道吧?那你知道它因?yàn)槭鞘裁次锢碓韱?那么接下來給大家分享一些關(guān)于鉆木取火是什么物理學(xué)原理，希望對(duì)大家有所幫助。

鉆木取火是什么物理學(xué)原理

“鉆木取火”運(yùn)用的是摩擦生熱的物理學(xué)原理。摩擦的過程實(shí)版質(zhì)上是：相互摩擦的物體表面分子相互碰權(quán)撞的過程。

假定一個(gè)物體靜止，另一物體相對(duì)該物體運(yùn)動(dòng)。則在此過程中，靜止物體中的分子被撞擊，獲得了運(yùn)動(dòng)物體中分子的部分或全部定向動(dòng)能。獲得此定向動(dòng)能的分子又會(huì)與周圍的其它分子相互碰撞，由于分子間的碰撞極為頻繁，而撞擊的方向又是隨機(jī)的，因此，原本的定向動(dòng)能最終轉(zhuǎn)變?yōu)闊o規(guī)則運(yùn)動(dòng)動(dòng)能，即熱運(yùn)動(dòng)動(dòng)能增大。

從而導(dǎo)致相互摩擦的物體表面在宏觀上表現(xiàn)為內(nèi)能增大，溫度升高。另一方面，獲得由定向動(dòng)能轉(zhuǎn)變而來的額外熱運(yùn)動(dòng)能的表面附近分子，在運(yùn)動(dòng)中有可能會(huì)跑到物體內(nèi)部，或與內(nèi)部分子碰撞，從而使內(nèi)部分子的熱運(yùn)動(dòng)加劇。從而導(dǎo)致整個(gè)物體變“熱”。由于運(yùn)動(dòng)是相對(duì)的，因此，相互摩擦的物體實(shí)際上溫度是同時(shí)升高的。

拓展：熱的本質(zhì)

科學(xué)家進(jìn)一步研究了熱和做功的關(guān)系，特別是英國(guó)科學(xué)家焦耳做了大量實(shí)驗(yàn)，定量地研究了熱和功的關(guān)系，證明做了多少機(jī)械功，就有多少機(jī)械能轉(zhuǎn)化成熱這種形式的能量。焦耳的工作，表明熱不是一種特殊的物質(zhì)，同時(shí)為能量守恒定律奠定了基礎(chǔ)。能量守恒定律的建立，徹底否定了熱質(zhì)說，同時(shí)為分子運(yùn)動(dòng)論的發(fā)展開辟了道路。經(jīng)過科學(xué)家的長(zhǎng)期研究，關(guān)于熱是一種運(yùn)動(dòng)形式的設(shè)想，終于成為公認(rèn)的真理。人們認(rèn)識(shí)到：宏觀的熱現(xiàn)象原來是物體內(nèi)部大量分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的表現(xiàn)。

探究過程

17 世紀(jì)以后，多數(shù)人根據(jù)摩擦生熱的現(xiàn)象，認(rèn)為熱是一種特殊的運(yùn)動(dòng)形式，不少物理學(xué)家都相信這一點(diǎn)。但是這種看法由于缺乏精確的實(shí)驗(yàn)根據(jù)，還不能形成科學(xué)的理論。到了18 世紀(jì)，對(duì)熱的研究走上了實(shí)驗(yàn)科學(xué)的道路。把熱看成是一種特殊物質(zhì)的熱質(zhì)說，由于能夠解釋某些實(shí)驗(yàn)結(jié)果，因而在當(dāng)時(shí)獲得了承認(rèn)。熱質(zhì)說將熱看成一種沒有質(zhì)量或不可稱量的流質(zhì)——熱質(zhì)，它不生不滅，存在于一切物體之中，物體的冷熱程度，決定于其中所含熱質(zhì)的多少。熱質(zhì)說對(duì)摩擦生熱的解釋是，摩擦并沒有改變熱質(zhì)的總量，但物質(zhì)在摩擦?xí)r比熱降低了，因此摩擦可以使物體的溫度升高。1798 年，英國(guó)學(xué)者倫福德(1753～1814)在從事槍炮制造時(shí)，發(fā)現(xiàn)鉆孔鉆下的金屬屑具有極高的溫度，用水來冷卻時(shí)，甚至可以使水沸騰。他懷疑金屬屑具有極高溫度是不是由于比熱降低造成的。倫福德在他的筆記中寫道，由摩擦所生的熱，來源似乎是無窮無盡的，要用熱質(zhì)說解釋摩擦生熱現(xiàn)象，鉆下的金屬屑的比熱要改變很大才行。于是他設(shè)計(jì)并做了一系列實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)鉆下的金屬屑的比熱在摩擦?xí)r并沒有降低。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果， 倫福德斷言熱質(zhì)說不足為信，應(yīng)當(dāng)把熱看成是一種運(yùn)動(dòng)形式，熱質(zhì)說的統(tǒng)治地位開始動(dòng)搖了。1799 年，英國(guó)的戴維做了更加嚴(yán)格的實(shí)驗(yàn)。他在零攝氏度以下的露天里，在抽成真空的玻璃罩內(nèi)，使金屬輪子和盤在鐘表裝置的帶動(dòng)下相互摩擦，結(jié)果使金屬盤上的蠟熔化了。在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，熱不可能是由周圍物體傳遞給蠟的，而且倫福德的實(shí)驗(yàn)已經(jīng)證明，金屬也不會(huì)由于比熱的降低而放熱，那就只能是由于摩擦生熱使蠟粒子的運(yùn)動(dòng)加快了。戴維的實(shí)驗(yàn)有力地打擊了熱質(zhì)說。

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