Welche Stoffe erzeugen bei Reibung besonders viel Wärme?
Angenommen ich nehme zwei beliebige Stoffe und reibe diese aneinander. Bei welchen Stoffen wäre diese Wärme besonders hoch? Zwei Metalle (zb. Aluminium, etc.) oder vlt doch Metall und Gummi bspweise? Im Internet hab ich hierüber leider nicht viel finden können.
Ich danke euch schon mal für eure Antworten. LG david57
4 Antworten
Desto rauher die Oberfläche, desto mehr Reibungswärme wird erzeugt... Desto "wärmespeichernder" das Material, umso länger dauert es, bis das Material aufgeheizt wird - ebenso dauert es länger um wieder abzukühlen^^
Ergo, Schleifpapier war schonmal 'ne sehr gute Antwort ;-) DH dafür @ jeremias
Gruß
Das Problem bei Aluminium (angeraut) ist, dass sich das Raue recht schnell abnutzt und das Aluminium die Wärme nicht sonderlich gut speichern kann...
Das Problem hierbei ist, dass alles was die Reibungswärme lange speichert auch lange braucht um aufzuheizen. Schneller würde dies natürlich mit tatsächlichem Feuer gehen - hier wäre ein guter Wärmespeicher z.B. ein Stein^^
Je höher der Gleitreibungskoeffizient, desto mehr innere Energie wird erzeugt ( besser gesagt umgewandelt, da Energie nach der Energieerhaltung nie erzeugt wird)
Formel Reibungskraft:
FR = FN · μ
Da Arbeit aus Kraft mal Weg resultiert, berechnet man die Reibungsarbeit aus Reibungskraft mal Weg. Die Formel lautet daher:
WR = FR · s oder
WR = FG · μ · s
"W" ist die Reibungsarbeit in Newton-Meter [ Nm ]
"FR" ist die Reibungskraft in Newton [ N ]
"s" ist die Wegstrecke in Meter [ m ]
"μ" ist die Reibungszahl, Einheitenlos
"FN" ist die Normalkraft [ N ]
Anmerkung: Unter der Normalkraft versteht man die Kraft, welche senkrecht auf die Unterlage wirkt.
Da W = E
gilt:
ER = FN · s oder
ER = FN · μ · s
Dadurch bestätigt sich obige Aussage
LG
MrSuperposition
Jedoch muss berücksichtigt werden, dass dies nicht der einzig relevante Faktor ist, sondern auch Kraft und Strecke eine wichtige Rolle spielen. Man kann die Energie also auch durch zunehmenden Kraftaufwand oder längere Strecken erhöhen.
Demnach gilt die Aussage nur für konstanten Kraftaufwand und konstante Strecken.
LG
MrSuperposition
Was Du für Stoffe nimmst, ist egal. Die entstehende Wärmemenge hängt nicht von den Stoffen ab. Sie ist immer genau so groß wie die mechanische Arbeit, die zur Überwindung der Reibung aufgewandt wird. Die Arbeit ist gleich Reibungskraft mal Gleitgeschwindigkeit mal Zeit.
Von den verwendeten Stoffen hängt zwar die Reibungskraft ab, aber nicht die Wärme. Habe ich geringe Reibungskraft (Teflon auf Eis), dann reibe ich rascher. Habe ich hohe Reibungskraft (Gummi auf Asphalt), dann reibe ich langsamer. Beide Male kann ich ohne weiteres gleich viel Arbeit umsetzen und bekomme dann genau die gleiche Wärmemenge.
Fortsetzung:
Trotzdem verwendet man zum Bau von Bremsen andere Materialien als zum Bau von Gleitlagern. Beim Lager will man einen geringen Reibungskoeffizienten, weil man keine Energie verlieren will. Bei der Bremse will man einen gut regelbaren Reibungskoeffizienten und man will, daß die Wärme gut abfließen und die Bremse gekühlt werden kann. In beiden Fällen entsteht exakt so viel Wärme, wie das gelagerte Maschinenteil bzw. das Fahrzeug verliert.
Sollen die Stoffe die Wärme lange speichern?
ne die Wärme muss nicht lang gespeichert werden sie sollte nur irgendwie gespeichert werden. Ich denke nicht, dass das bei Schleifpapier der Fall sein würde.
Mir wäre es wichtig einen Stoff zu finden, der Wärme (relativ) gut speichern kann und der sich bei Reibung schnell erwärmt. Wäre Aluminium nicht eigentlich ideal, falls man die Oberfläche rau macht um die Kontaktfläche bei der Reibung zu erhöhen? Die Frage ist dann nur, wie lang es dauert bis sich die Oberfläche nach der Reibung abnutzt...