Kodėl pjaustant išsiskiria šiluma?
Trumpas atsakymas: Pjaunant išsiskiria šiluma, nes ašmenų dalys ir medžiaga trinasi viena į kitą. Dėl trinties dalis judėjimo energijos paverčiama šilumine energija, todėl ašmenys ir pjovimo paviršius įkaista.
Paprasčiau tariant
Pjaunant, ašmenys juda per medžiagą, o paviršiaus dalys slysta viena kitos atžvilgiu. Maži kiekvieno paviršiaus nelygumai užkabina ir grando. Kiekvienam įbrėžimui reikia energijos, kad jis įlūžtų ir praslystų pro tuos nelygumus.
Ši energija gaunama iš jūsų rankos, įrankio ar mašinos judesio. Kadangi energija yra išsaugoma, judėjimo energija turi kažkur eiti. Didžioji jos dalis tampa šilumine energija, kurią jaučiame kaip šilumą.
Jei pjausite greičiau, spausite stipriau arba naudosite atšipusį ašmenį, daugiau energijos virsta šiluma. Šilumos kiekis gali būti labai mažas (galbūt nepastebėsite) arba pakankamai didelis, kad sudegtų ar išsilydytų, priklausomai nuo įrankio ir medžiagos.
Už to slypintis mokslas
Įvardyti dėsniai / principai: Poveikis / dėsnis: Trintis ir darbo bei energijos principas (energijos tvermės dėsnis).
Kai du paviršiai slysta, trintis priešinasi judėjimui ir kinetinę (judesio) energiją paverčia šilumine energija. Pjaunant dalis įrankio mechaninio darbo atliekama stumiant ir kerpant medžiagą, o dalis prarandama kaip šiluma ten, kur paviršiai trinasi. Bukas kraštas padidina slydimo ir sąlyčio plotą, todėl daugiau mechaninio darbo virsta šiluma.
Didelio greičio pjovimas sutelkia energiją mažoje zonoje, kuri gali pakelti temperatūrą tiek, kad medžiaga išsilydytų arba pasikeistų. Metalo apdirbimas ir mechaninis mechaninis apdirbimas tai aiškiai rodo: pjovimo įrankiai įkaista ir turi būti aušinami, kad išliktų aštrūs ir nebūtų pažeisti.
Kaip mes tai žinome: Mokslininkai matuoja temperatūros kilimą pjovimo briaunose ir naudoja kalorimetrus bei jutiklius, kad palygintų atliktą mechaninį darbą su pagaminta šiluma. Klasikiniai eksperimentai, rodantys, kad mechaninis darbas virsta šiluma, pavyzdžiui, Džaulio darbas apie mechaninį šilumos ekvivalentą, patvirtina šį požiūrį .
Pamatyk tai gyvenime
- Naudojant pjūklą arba grandininį pjūklą: pjaunant medieną arba metalą, ašmenys ir dantys įkaista.
- Žirklės pakartotinai pjauna audinį: ašmenys po dažno naudojimo įkaista.
- Metalo tekinimo arba frezavimo staklės, pjaunančios metalą: drožlės ir įrankis įkaista, todėl dažnai naudojamas aušinimo skystis.
- Pjaustymas lazeriu: šviesos energija sutelkiama medžiagai kaitinti ir išlydyti arba išgarinti.
- Pačiūžomis arba slidėmis pjaustant ledą: trintis tirpdo ploną ledo sluoksnį, padėdamas slysti.
Išbandyk pats
Trintis šildo žirkles
Sauga: Būkite atsargūs su aštriomis žirklėmis; rekomenduojama suaugusiųjų priežiūra.
Priemonės
- žirklės
- 10–20 popieriaus lapų (arba audinio juostelė)
- termometras (nebūtina)
Žingsniai
- Palieskite žirklių pradinę temperatūrą ir užsirašykite, jei naudojate termometrą.
- Lėtai perpjaukite vieną lapą. Po pjovimo palieskite rankeną arba ašmenis.
- Dabar greitai perpjaukite daug lapų (arba kelis kartus perpjaukite tą pačią vietą) 1–2 minutes.
- Sustokite ir dar kartą atsargiai palieskite žirkles arba išmatuokite temperatūrą.
- Palyginkite, kiek žirklės šiltos dabar ir pradžioje. Ką tai rodo: Pakartotinis kirpimas sušildo žirkles, nes judėjimo energija dėl trinties virsta šiluma.
Žodynėlis
- Trintis: jėga, kuri priešinasi slydimui tarp dviejų paviršių. Šiluminė energija (šiluma): energija, kuri suteikia daiktams šilumos pojūtį, kurią sukelia greičiau judančios mažos dalelės. Darbas (fizika): energija, perduodama, kai jėga kažką judina.
- Energijos tvermės dėsnis: taisyklė, kad energija negali būti sukurta ar sunaikinta, ji tik pasikeičia iš vienos formos į kitą.
DUK
Ar aštresnis ašmenys skleidžia mažiau šilumos?
Taip. Aštrus ašmenys pjauna mažiau trindamis, todėl paprastai skleidžia mažiau šilumos.
Ar pjovimas kada nors gali išskirti pakankamai šilumos, kad sukeltų gaisrą?
Mašinose ir didelio greičio pjovimo metu taip – kibirkštys arba karštos drožlės gali sukelti gaisrą, jei šalia yra degių medžiagų.
Kodėl staklės naudoja aušinimo skystį pjaunant metalą?
Aušinimo skystis pašalina šilumą, kad įrankiai išliktų aštrūs ir metalas nebūtų pažeistas.
Ar pjovimo metu susidaranti šiluma yra tokia pati kaip degtuko ar liepsnos?
Šiluma yra tos pačios rūšies šiluminė energija, tačiau pjovimo metu ji paprastai susidaro dėl trinties arba sutelktos energijos, o ne dėl cheminio degimo.