物體在進入大氣層時燃燒是因為摩擦生熱還是空氣壓縮生熱?
01-06
在松鼠會上看到一篇文章說物體進入大氣層時是因為空氣壓縮生熱http://songshuhui.net/archives/78125,查閱相關內容後發現摩擦生熱說與空氣壓縮說都有,希望得到權威的解釋。
@ace zh的回答是對的,對於氣體,摩擦生熱和壓縮生熱其實是一回事,摩擦導致的了氣體分子的運動,造成局部壓縮,所以本質上都是壓縮生熱。
這個「本質相同」並不局限於氣體,或者局限於流體,對於固體,摩擦生熱與撞擊生熱本質都是相同的,摩擦可理解為無數的微撞擊。主要是壓縮,其實二者微觀上是一樣的,都是氣體分子碰撞到剛體獲得動能。但是對於流體,「摩擦」引起的能量耗散是先轉化為流體動能,而壓縮才會直接引起高溫。
並不是一般意義上的摩擦生熱,在高馬赫數下溫度與馬赫數的平方成正比,Ma^2=kRT,k是氣體絕熱指數,對空氣可取1.4;R是氣體常數,空氣可取287.06,T是熱力學溫度,取攝氏溫度+273.15 任何物體在超高音速飛行時其頭部的激波後方都會產生超高溫氣流, 因此選擇抗熱材料是十分必要的。
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