Warum wird Eisen und Plastik warm, wenn ich es biege?
Ich kann das Besteck verbiegen. Ich halte mit einer Hand den Griff und mit der anderen Hand biege ich die Löffelschale hin und her. Wenn ich das ein paar mal mal mache und dann die Stelle anfasse, die besonders gebogen wurde, ist sie für kurze Zeit sehr warm.
Das gleiche, wenn ich eine Plastiktüte biege/auseinanderziehe. Handelt es sich bei beiden Dingen um das gleiche chemische Verfahren?
Was genau passiert da? Ich finde nichts im Internet dazu. Und könnte man mit einem Löffel auf diese Art und Weise Feuer machen, wenn man ihn noch schneller biegen würde? Welche Temperaturen kann er erreichen?
9 Antworten
Inelastische Verformung konvertiert mechanische Energie in Wärme - wo soll die Energie sonst auch hin. Das ist im Grunde innere Reibung.
Du verrichtest Arbeit, also wird es warm. Aber für einige 100°C, die du zum Feuermachen benötigst, reicht es sicherlich nicht. Da das Metall die Wärme schnell ableitet und abstrahlt, ist vermutlich bei spätestens 50°C Schluss.
m.f.G.
anwesende
Du bringst mit dem Biegen Energie in das Objekt. Da die Energie dort aber nicht gespeichert werden kann wird sie in Form von Wärme wieder abgegeben.
Hm. Lass das mal mit den Löffeln, denn was Du noch nicht auf dem Schirm hast: Es bilden sich Risskeime und irgendwann fällt der Löffel einfach ab.
Jetzt zu der mehrstufigen Frage:
- Warum wird etwas bei Verformung warm?
Erster Schritt, Eigenexperiment: Reibe die Handflächen schnell oder kräftig oder eine Variation aus beiden zusammen. Was passiert? Die Handflächen werden warm.
Oh, kanntest Du schon? Reibung erzeugt Wärme.
Zweiter Schritt, Aufbau von fester Materie: Ein Metall ist kristallin aufgebaut, die Metallatome bilden die Punkte eines räumlichen Gitters. Plastomere bestehen aus langen Molekülen mit Kohlenstoffkettenbindungen, die wie klebrige Spaghetti ineinander und unsauber verflochten sind. Im Metall kann die Ebene eines Gitters durch äußere Kraft gegen eine andere Gitterebene verschoben werden. Ziehe ich beim Plastik an der Struktur, werden die Langmoleküle etwas "gerader" hingelegt. Das beides ermöglicht je eine Verformung des Materials.
Dritter Schritt, Transfer: Reibung erzeugt Wärme und das Abgleiten von Langmolekülen oder Gitterebenen ist innere Reibung. Diese erzeugt die Wärme.
Vierter Schritt, Einordnung: Hier wurden jetzt nur physikalische Vorgänge beschrieben. Die Chemie ist außen vor.
- Mit innerer Reibung, Feuer machen?
Das geht und geht nicht, aber nicht so einfach und eher mittelbar.
Ein guter Schmid kann ein Werkstück bis zum Glühen schmieden. Dabei passiert nichts anderes, als dass die Gitterebenen immer wieder gegeneinander verschoben werden. (Und es werden Versetzungen gebildet, die aneinander hängen bleiben und für die zunehmende Festigkeit des Materials sorgen.) Nun, mit einem glühenden Eisen könntest Du Zunder oder Späne entzünden.
Plastik ist nicht so robust. Der Aufbau der Verflechtungen von Langmolekülen ist nicht so geordnet und die intermolekularen Bindungskräfte sind viel schwächer als die Metallgitterbindungen. Sehr bald werden daher im Plastomer die Moleküle ganz gegeneinander abgleiten und nicht mehr die alte Lage einnehmen. Das Material verformt sich. Dennoch können auch Kunststoffteile einer Maschine sich so stark erhitzen, dass bspw. drauf tropfendes Öl sich entzündet.
Einfacher ist es, äußere Reibung zum Feuer Machen einzusetzen, s. "Steinzeit-Feuerbogen" oder Feuerstein.
Das ist kein chemisches Verfahren, sondern die physikalische Ziehung und Pressung. Wenn das mehrmals passiert bricht es auch auseinander.
Warum bricht es dann auseinander? Ich habe einen Löffel jetzt schon sehr oft gebogen, da ist nichts passiert. Aber ich bekomme ihn auch nicht mehr ganz gerade.