Irreversibility of Friction and Wear Processes

• Autorzy: Sadowski Jan

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0014.6958

Warianty tytułu

PL

Nieodwracalność procesów tarcia i zużywania

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Ways of energy dissipation by friction are analysed from a thermodynamic perspective. The non-equilibrium and irreversibility of processes in tribological systems are found to be sufficient conditions for Energy dissipation. M. Planck’s currently prevailing opinion that mechanical work can be converted into heat without limitations, e.g., by means of heat, is demonstrated not to apply to the friction of solids subject to wear. Ranges of work conversion into friction heat are determined. The generation of tribological wear particles is dependent on work of mechanical dissipation and its components – surface and volume work. A friction pair or its fragments, where energy is directly dissipated, are treated as open thermodynamic systems. The processes in place are described with the first law of thermodynamics equation. The effect of friction heat and the work of mechanical dissipation on variations of internal energy, enthalpy, and energy transferred to the environment as heat are defined. These dependences should be addressed when planning and interpreting tribological tests.

PL

W artykule zanalizowano sposoby rozpraszania energii przez tarcie z punktu widzenia termodynamiki. Stwierdzono, że nierównowaga i nieodwracalność procesów zachodzących w układach tribologicznych jest warunkiem wystarczającym do wystąpienia rozpraszania energii. Wykazano, że obwiązująca współcześnie opinia M. Plancka, że pracę mechaniczną można zamienić na ciepło bez ograniczeń, np. przez tarcie, nie dotyczy przypadków tarcia ciał stałych podlegających zużywaniu. Ustalono zakresy zamiany pracy na ciepło tarcia. Powstawanie cząstek zużycia tribologicznego uzależniono od pracy dyssypacji mechanicznej i jej elementów składowych – pracy powierzchniowej i objętościowej. Para cierna lub jej fragment, w którym rozpraszanie energii następuje bezpośrednio, potraktowano jako otwarty system termodynamiczny. Zachodzące procesy opisane zostały równaniem pierwszej zasady termodynamiki. Określono wpływ ciepła tarcia i pracy mechanicznej dyssypacji na zmiany energii wewnętrznej, entalpii i energii przekazywanej do otoczenia na sposób ciepła. Te zależności należy wziąć pod uwagę przy planowaniu testów tribologicznych i ich interpretowaniu.

Słowa kluczowe

EN

thermodynamic system; friction; wear; energy dissipation; dissipation work; friction heat

PL

system termodynamiczny; tarcie; zużywanie; rozpraszanie energii; praca dyssypacji; ciepło tarcia

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Tribologia
• Rocznik: 2020
• Tom: nr 5
• Strony: 51--60
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys., wz.

Twórcy

autor

Sadowski Jan

• Kazimierz Pułaski University of Technology and Humanities in Radom, Faculty of Mechanical Engineering, Stasieckiego 54 Street, 26-600 Radom, Poland.

Bibliografia

• 1. Grebe M.: Tribometrie – eine unterschätzte Wissenschaft. Tribologie und Schmierungstechnik 2017, Nr 4, pp. 61–68.
• 2. Staniszewski B.: Termodynamika, PWN, Warszawa 1982.
• 3. Zalewski K.: Wykłady z termodynamiki fenomenologicznej i statystycznej. PWN, Warszawa 1978.
• 4. Tuliszka E.: Termodynamika techniczna. PWN, Warszawa–Poznań 1980.
• 5. Natanson W.: Wstęp do fizyki teoretycznej. Wydawnictwo Redakcyi „Prac matematyczno-fizycznych”. Warszawa 1890.
• 6. Afanasjeva-Erhenfest T.A.: Zur Axiomatisierung des zweiten Hauptsatzes der Thermodynamik. Zeitschrift für Physik, 33, 1925, pp. 933–945.
• 7. Mieczyński M.: Istota symetrii termodynamiki klasycznej i współczesnej. Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 2003.
• 8. Gumiński K.: Termodynamika. PWN, Warszawa 1972.
• 9. Wiśniewski S. Termodynamika techniczna. WNT, Warszawa 1987.
• 10. Sadowski J.: Festkörperreibung und Verschleiß als Ursache und Wirkung der Energiedis-sipation (Teil 2). Tribologie und Schmierungstechnik 2011, Nr 2, pp. 36–41.
• 11. Sadowski J.: Ein Beitrag über das Verschleißvolumen. Tribologie und Schmierungstechnik 2007, Nr 1, pp. 25–29.
• 12. Sadowski J.: Über die Wahrscheinlichkeit der Lostrennung der Verschleißpartikel aus den Reibkörpern Tribologie und Schmierungstechnik 2013, Nr 4, pp. 41–51.
• 13. Sadowski J.: Zur Energiebilanzierung bei der Festkörperreibung Tribologie und Schmierungstechnik 2009, Nr 6, pp. 27–31.
• 14. Sadowski J.: Reibungsvolumen als tribologisches System. Tribologie und Schmierungstechnik 2008, Nr 5, pp. 43–48.
• 15. Sadowski J.: Temperatur als Parameter des tribologischen Systems. Tribologie und Schmierungstechnik 2012, Nr 2, pp. 36–41.
• 16. Sadowski J.: Temperaturgradient als Charakteristik des tribologischen Prozesses. Tribologie und Schmierungstechnik 2017, Nr 3, pp. 55–62.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2021).