Energia mechaniczna czy cała zamienia się w ciepło w frezarce.

Witam
Właśnie dyskutowałem z kolegą który ma kilka frezarek na temat ciepła i on twierdzi że cała energia np wrzeciona 10kw podczas obróbki materiału (skrawanie) idzie w ciepło, ja twierdzę że nie, że większość idzie jako praca mechaniczna 'rozdzielająca' materiał a reszta w ciepło.
Kto ma rację?

Zapytaj więc kolegi, jakiej energii używają opiłki do poruszania się od miejsca styku wrzeciona z materiałem obrabianym do miejsca odleglejszego.

P.s.
Energia w kiloWatach?

Na ciepło była by przekazana jeśli nie została by wykonana żadna praca. Jak widzisz energia pobrana z sieci zostaje "rozproszona" w silniku, całym układzie napędowym i w końcowym układzie na tarciu. Nawet lecący wiór posiada energię która w większej części nadana jest z energii elektrycznej pobranej z sieci. Zatem nie można powiedzieć że wszystko zostaje zamienione na ciepło bo praca jest wykonana.

Poczytaj:
https://pl.wikipedia.org/wiki/Praca_(fizyka)

Ture11 napisał:

Energia w kiloWatach?

Przykładowa moc wrzeciona :)

Dodano po 1 [minuty]:

Heinzek napisał:

Zatem nie można powiedzieć że wszystko zostaje zamienione na ciepło bo praca jest wykonana.

A przeczytałeś ze zrozumieniem mój post? właśnie tak napisałem, to kolega twierdzi że jest inaczej.

Janusz_kk napisał:

A przeczytałeś ze zrozumieniem mój post?

Przeczytał a swoim wpisem potwierdził, że to Ty masz rację a nie kolega.
Dyskusyjne jest czy

Janusz_kk napisał:

większość idzie jako praca mechaniczna 'rozdzielająca' materiał a reszta w ciepło.

To gdzie idzie więcej zależy od wielkości i rodzaju obrabianego materiału.
Może być tak, że przy obróbce małego elementu, energia zużyta na straty w przekładniach, będzie większa niż na zebranie naddatku materiału.

Masz zmieniony kształt przedmiotu to też energia. Zwiekszona zostala powierzchnia zatem np taka obrobiona forma bedzie potrzebowała mniej energii by się rozpuscić np. w kwasie. Opilki zmieszane z saletrą same się zapalą a blok stali nie bardzo.

Tremolo napisał:

Zwiekszona zostala powierzchnia zatem np taka obrobiona forma bedzie potrzebowała mniej energii by się rozpuscić np. w kwasie.

Chyba nie uważałeś na lekcjach chemii Reakcja metalu z kwasem jest egzotermiczna. .

Tremolo napisał:

Masz zmieniony kształt przedmiotu to też energia.

Energię zużyjesz na zmianę kształtu co nie oznacza, że zmieniony kształt zmagazynuje energię.

Wiemy że energii nie można ani uzyskać ani stracić. Można ją tylko zamienić na inną postać.
Weźmy więc na tapetę bryłę węgla. I naszą frezarkę. Dlaczego bryła węgla? Bo łatwo zobaczyć że posiada pewną wartość energetyczną. Zależną tylko od masy. Teraz nasz węgiel przerabiamy na wiórki. Wartość energetyczna węgla nie uległa zmianie. Zatem gdzie podziała się energia w postaci prądu dostarczonego do silnika? Wiadomo, trochę na ciepło w silniku, trochę na ciepło w przekładni. I ciepło wynikające z obróbki a akurat obróbka skrawaniem generuje mnóstwo ciepła.
Tak więc kolega może mieć rację. Tym bardziej że rozdzielenie materiału skrawaniem to tarcie a więc ciepło

Dodano po 9 [minuty]:

Możesz wziąć do rozważań każdą inną maszynę. Choćby komputer. Niby wykonuje on jakąś pracę ale z punktu widzenia przemian energetycznych prąd zamienia się finalnie tylko i wyłącznie w ciepło.

Ja tam fizyk nie jestem, ale wydaje mi się, że komputer w sensie fizycznym (iloczyn siły i przesunięcia) pracy, poza kilkoma częściami ruchomymi, w sensie wskazanym przez autora tematu, czyli mechanicznym, nie wykonuje. Z fizycznego punktu widzenia nie jest też raczej maszyną. Ale mogę się mylić, będę wdzięczny za opinie prostujące mój pogląd.

kortyleski napisał:

Tak więc kolega może mieć rację.

Ale kolega twierdzi że cała energia mechaniczna już na wrzecionie (pomijając oczywiste straty na falowniku, silniku,przekładni) jest zamieniana w ciepło, ja twierdzę że nie i że jest tego mniej niż połowa, czyli że ta energia wykonuje pracę oprócz zamiany w ciepło.
Pracą jest np rozrywanie wiązań atomowych czyli rozdzielanie materiału.

kortyleski napisał:

Tym bardziej że rozdzielenie materiału skrawaniem to tarcie a więc ciepło

Tak i nie, oczywiście ciepło powstaje ale to nie jest większość dostarczonej energii, chyba że frez tępy to co innego.
Lepszym przykładem jest rozpalanie ogniska przez obracanie kijka w dziurze, tam cała energia idzie w ciepło,
nie jest tego duzo bo i ile może człowiek ciągle dostarczać przez kilka minut, ale wystarczy, teraz zamiast kijka mamy wiertło np plastikowe
jak w wiertarkach ręcznych, nie wiem ile by trzeba było się nakręcić wiertłem żeby chociaż zagrzać drzewo
mimo że energia zbliżona to zamiast ognia będą dziury. Więc większość energii wykona pracę mechaniczną.

Dodano po 2 [minuty]:

vodiczka napisał:

Może być tak, że przy obróbce małego elementu, energia zużyta na straty w przekładniach, będzie większa niż na zebranie naddatku materiału.

Pomijamy straty oczywiste, mowa jest już o mocy mechanicznej na wrzecionie.

Dodano po 1 [minuty]:

zjo napisał:

Ja tam fizyk nie jestem, ale wydaje mi się, że komputer w sensie fizycznym (iloczyn siły i przesunięcia) pracy, poza kilkoma częściami ruchomymi, w sensie wskazanym przez autora tematu, czyli mechanicznym, nie wykonuje. Z fizycznego punktu widzenia nie jest też raczej maszyną. Ale mogę się mylić, będę wdzięczny za opinie prostujące mój pogląd.

Dokładnie, komputer to w zasadzie grzejnik, energia 'wypromieniowana' w postaci bitów jest znikoma.

Popieram kolegę atom1477 (post #10)
Prawie cała energia "na wrzecionie" została zamieniona w ciepło. Nawet to promieniowanie cieplne i energia kinetyczna wiór też zostanie zamieniona na ciepło.

Pzdr
-DAREK-

atom1477 napisał:

Janusz_kk napisał:
Ale kolega twierdzi że cała energia mechaniczna już na wrzecionie (pomijając oczywiste straty na falowniku, silniku,przekładni) jest zamieniana w ciepło, ja twierdzę że nie i że jest tego mniej niż połowa, czyli że ta energia wykonuje pracę oprócz zamiany w ciepło.

Wcześniej napisałeś co innego:
Janusz_kk napisał:
i on twierdzi że cała energia np wrzeciona 10kw podczas obróbki materiału (skrawanie) idzie w ciepło

Ale to jest to samo, tylko dopowiedziałem żeby nie rozdrabniać się na straty w maszynie bo tu nie o to chodzi.

atom1477 napisał:

Przy skrawaniu innych materiałów rozrywania wiązań może nie być w ogóle.
A dwa, wiązania zawierają energię.
Rozerwanie wymaga dostarczenia pewnej porcji energii, ale ta energia potem wraca, a wraz z nią przychodzi uwolniona energia wiązań.

Mętne to.

Ok, dzięki, ten pdf jest 'dziwny', jak go kopiuję do tłumacza to wychodzą krzaczki, niby koreański, a widzimy angielski

Janusz_kk napisał:

ten pdf jest 'dziwny', jak go kopiuję do tłumacza to wychodzą krzaczki

Nie jest dziwny, tylko zabezpieczony przed kopiowaniem. Konkluzje z tego artykułu są takie, że konieczne jest skonstruowanie modelu termodynamicznego opisującego proces deformacji ciętych materiałów.

Ok, dzięki za wyjaśnienie.

Dodano po 47 [sekundy]:

Nie wiedziałem że w ten sposób można zabezpieczyć pdf-y.

Ciekawe pytanie, sporo wiedzy z fizyki ale chyba ciężko znaleźć odpowiedź w teorii. Na bank, z zasady zachowania energii wiemy, że energia nie ginie. Co do zjawiska to wydaje mi się, że:
- energia elektryczna zostaję zamieniona na pracę mechaniczną frezarki (ze stratami uwzględniając sprawność)
- frezarka obrabiając materiał wykonuje nad nim pracę mechaniczną (z tarciem)
- tarcie spowoduje wytworzenie się ciepła (na frezarce oraz materiale)
- obróbka spowoduje rozdzielenie materiału na finalny oraz opiłki
- uwaga energia wewnętrzna zależy też od ilości "materii"
- w układzie materiału finalnego (bez opiłków) jego energia wewnętrzna zwiększy się przez wykonanie nad nim pracy (znak dodani w I zasadzie termodynamiki) oraz przez oddanie ciepła przez nagrzaną frezarkę (ciepło można oddać przez przewodnictwo i promieniowanie).
- jednocześnie materiału finalnego będzie mniej niż na początku (co też wpłynie na zmniejszenie energii wewnętrznej)
- zmiana energii wewnętrznej materiału finalnego (na plus) spowoduje jego rozgrzanie i ciepło zostanie oddane (przez konwekcje do otoczenia)

Różne materiały będą wymagały różnej pracy do ich odzielenia i posiadały inne współczynniki tarcia.

Tutajjest to jeszcze dokładniej opisane ale ten poziom przestaje być zabawny

MaximD napisał:

Ciekawe pytanie, sporo wiedzy z fizyki ale chyba ciężko znaleźć odpowiedź w teorii.

Dlatego patrzę na sprawę praktycznie, znam z autopsji zakłady gdzie stoi kilka maszyn. obrabiarek pracujących na full i np w zimie nie jest tam za ciepło a powinno gdyby cała moc np z wrzeciona czyli te 10-20kw bo tyle najczęściej mają szła w ciepło, na dodatek nie widziałem jakiś wielkich chłodnic emulsji.
A dyskusja i związane z tym pytanie wzieła się z tego że 6 frezarek ledwo mu zagrzewa dość dobrze ocieploną halę, teraz, czyli w praktycznie temp zewn 3-8st.
Ma jeszcze ogrzewanie nagrzewnicami ale teraz mu praktycznie nie działa bo ma tylko 20st wodę do dyspozycji, jak było 30st to na halę wystarczało w latach poprzednich.

Nie patrz jaką mocą dysponują te obrabiarki, tylko jaką pobierają podczas pracy... średnio będzie to pewnie 15-20% mocy maksymalnej.

tzok napisał:

Nie patrz jaką mocą dysponują te obrabiarki, tylko jaką pobierają podczas pracy... średnio będzie to pewnie 15-20% mocy maksymalnej.

Oczywiście, dlatego piszę o mocy na wrzecionie, a przecież to nie jedyny silnik w np cnc.
Tylko o wrzecionie można powiedzieć że w zasadzie pracuje w sposób ciągły, dlatego tylko takie moce podawałem.

Janusz_kk napisał:

Tylko o wrzecionie można powiedzieć że w zasadzie pracuje w sposób ciągły, dlatego tylko takie moce podawałem.

Co rozumiesz przez moc na wrzecionie? Przecież w czasie pracy to nie zawsze jest jego moc maksymalna. Zazwyczaj nie jest.

Wiesz, jak w aucie wrzucisz luz i wciśniesz "gaz do dechy", to nie będziesz z silnika odbierał nawet 5 % mocy, mimo że wskazówka obrotomierza będzie na czerwonym polu.

Tutaj na pewno cała energia mechaniczna zamienia się w ciepło.
https://youtu.be/cQAxxyeEID4

Darom napisał:

Prawie cała energia "na wrzecionie" została zamieniona w ciepło. Nawet to promieniowanie cieplne i energia kinetyczna wiór też zostanie zamieniona na ciepło.

Nawet znikoma energia wytworzonego "hałasu" czyli drgań powietrza też zamieni się w ciepło w murach.

Trzeba by umieścić układ w kalorymetrze i byłoby wiadomo. Wg. mnie ponad 99% energii zamieniane jest na ciepło. Energia nie ginie, a zmienia postać. Ciepło powstaje na styku narzędzia z materiałem i jest odprowadzane za pomocą chłodziwa i usuwanego materiału, który je szybko wypromieniowuje. Trochę energii jest zamieniane na energię kinetyczną oddzielanego materiału, ale ona też jest po chwili zamieniana na ciepło.
Ciekawa jest kwestia komputerów. Jakie są fizyczne granice optymalizacji tj. ile energii potrzebuje czysta moc obliczeniowa. Obecnie w układach CMOS cała moc idzie na przeładowywanie pojemności bramek tranzystorów i co się z tym wiąże jest wytracana w postaci ciepła na ścieżkach o niezerowej rezystancji.

Macosmail napisał:

Wg. mnie ponad 99% energii zamieniane jest na ciepło

Na co jest zamieniany niecały 1%