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摩擦生热——古人的点火秘方

时间:2019-02-22 09:30:51  来源:新华网 放大 缩小 默认

  生火对于我们而言再容易不过,只需要一根火柴或者一个打火机就能搞定。然而,在生产技术落后的远古时期,我们的祖先又是通过怎样的方式来点火的呢?据记载,钻木取火是人类最早掌握的生火方式之一,早在原始社会它就已经给人类带来了火种。而这一方式利用的正是摩擦生热原理,干燥的木头在相互摩擦后产生的热量可以将木屑、枯草等易燃物引燃,从而达到点火的目的。那么摩擦究竟是怎么产生的?它又为什么具备点火的功能呢?

  摩擦产生于两个互相接触、有弹力作用、接触面粗糙并且相互运动或有相互运动趋势的物体之间,且一般物体受滑动摩擦力的方向与其相对应的另一物体相对运动的方向相反。

  物体间的摩擦通常可分为静摩擦和滑动摩擦。静摩擦力产生于相对静止的两个物体之间,因为它们对地的位移总是相同的,而摩擦力本身等值反向,所以它们做功的代数和也总是为零。静摩擦在做功的过程中只引起物体间机械能的转移,并没有实现机械能转化;滑动摩擦力却与之相反,它一般产生于两个相对滑动的物体之间,由于它们对地的位移总是不同,做功的代数和不为零,数值与两个物体机械能的减少量相等,此时减少的机械能转化为了热力学能。所以摩擦生热一般指的是滑动摩擦生热。

  此外,“摩擦生热”中的“热”字与我们日常生活中的“热”字有着不同的含义。比如我们常形容的“天气很热”“热胀冷缩”,其中的“热”字是指温度,而“摩擦生热”中的“热”字是指热能。在物理学中,“热传递”“热功当量”中的“热”还指热量,而“消耗热做的功”中的“热”字又指热力学能。

  虽然钻木取火的方式在现代已经鲜有人用,但其摩擦生热的原理却依然常见,其中,以火柴和机械打火机为主要代表。火柴依靠快速摩擦产生的热来点燃火柴头中的易燃物,而机械打火机则是利用铁轮去摩擦打火石。打火石一般是由铈、镧、钕、镨等稀有金属和铁组成的合金。当摩擦发生时,打火石被粉末化并四散开来并在摩擦产生的高温下被点燃,形成火花,从而释放大量的热,最终将浸有煤油的火绳点燃。

  本作品为“科普中国-科学原理一点通”原创,转载时务请注明出处。

  作者: 岑珍妮

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