摩擦力做的功與熱力學第一定律

「摩擦生熱」是眾所週知的一句話，經由實驗，很容易驗證這項敘述的正確性，但要如何由古典力學的「功-能」定理，證明因為摩擦而減少的力學能，確實轉換成等量的熱能（或內能），卻幾乎沒有一本國中、高中或大學的物理教科書，明白加以解說，個中原因主要是熱力學裡的功，其實與力學裡慣用的功，略有不同，而這些書通常並沒有了解或注意到這一點。本文首先由力學與熱力學的觀點，討論摩擦力所做的功，說明兩者間究竟有何差異，再根據「功-能」定理，並考慮熱交換，由能量守恆的觀點導出熱力學第一定律，並以一簡單的例子，即兩物體間的相對滑動運動，說明因摩擦而減少的力學能，的確轉換成等量的熱能。