热能 是指一个系统内包含的能量，决定该系统的温度。热能的流动就是热量。物理学中的一大分支 热力学，就是在研究不同系统之间的热量传递的规律（见 热力学第一定律）。

在研究机械运动时，我们通常看到热能的作用是确保 能量守恒。真实世界中物理系统的能量转换几乎全都低于100%，这会导致一些热能的产生。这些热能通常属 低阶 的热能。这里的低阶是指产生热能的系统温度跟环境温度相差不大。只有在温度差异较大的时候才有可能做功，因此低阶热能意味着能量转换'已到尽头'。继续有意义的做功已无可能，能量现在算是'散逸到环境中'了。

举个例子，一个人匀速在粗糙的地板上向前推箱子，如图1所示。由于 摩擦力 是 非保守力，所做的 功 并没有转化成势能。由摩擦力所做的 所有 的功，都转化成了箱子-地面系统的热能。这些热能作为热量流入箱子-地面系统，最终提高了这两个物体的温度。

要计算箱子-地面系统总热能的变化 $\mathrm{\Delta }{E}_T$‍ ，可以通过计算人在推箱子时摩擦力的总做功得出。箱子是匀速向前运动的，这意味着箱子受到的推力和摩擦力大小相等。因此，这两个力所做的功也相等。

物体移动距离为 $d$‍ 时，与物体运动方向相同的力所做的 功 的大小为：

如果 滑动摩擦 的摩擦系数是 ${\mu }_k$‍ ，那么上式可以写成：

练习 1a: 如图1，假设人推箱子匀速前进。箱子的质量为 $100\mathrm{kg}$‍ 且移动距离为 $100\mathrm{m}$‍。箱子和地面的滑动摩擦系数 ${\mu }_k=0.3$‍。箱子-地面系统获得了多少热能？

练习 1b： 当人在推箱子时，他靠的是鞋底和地面的摩擦力才能向前。那么在推箱子的过程中，他的鞋子的热能有什么变化？

物体在空气或水这样的流体中受到的 阻力 是另一种非保守力。

当物体在流体中运动，物体的一部分动量会传递到流体中，导致物体周围流体物质的运动。当物体停止运动后，流体仍然会运动一段时间，然后运动会停止。这是因为大规模的流体运动最终分散开，分布成流体分子的较小的随机运动。流体分子的这种运动就体现了系统热能的增加。

图2中有一个装满水的隔热水箱，一根长轴带着两片叶片伸入水中，共同组成一个系统。在这个系统中，长轴转动所做的功全部都转化为水的动能。如果过一段时间我们关闭长轴的动力，水里仍然有残余的运动。然而，水的运动最终会停止，动能会转化为水的热能。

有趣的是， 詹姆斯·普雷斯科特·焦耳 (1818 – 1889)—— 国际单位制中的能量单位就是以他的名字命名—— 就曾使用过一个跟图2的装置相似的系统。把螺旋桨装置放在一桶鲸油中，利用重物下落来旋转螺旋桨，焦耳就可以确定机械能和热能之间的关系。这个实验奠定了能量守恒定律和 热力学第一定律 的基础。

练习 2a： 如果图2中的长轴用 10 W 功率的电机驱动，运行了30分钟，问有多少热能转化到水中？

练习 2b （附加题）： 如果开始时水箱中有 $1\mathrm{L}$‍ 温度为 ${10}^{\circ }\mathrm{C}$‍ 的水，那么在电机结束运行，并且水也停止运动之后，水温是多少？