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能弹性

(2020-07-05 17:20:38) 百科综合

能弹性

又称内能弹性,物体变形时由内能变化引起的弹性。一般情况下物体的弹性均属能弹性。能弹性引起的弹性恢复力有负的温度係数。处于橡胶态的高聚物形变时,内能变化很小,其弹性主要是由于物体的熵变化引起的。这种弹性叫作熵弹性。在橡胶态高聚物的弹性中能弹性的贡献约占10%左右。

基本介绍

  • 中文名:能弹性
  • 外文名:energy elasticitty
  • 别称:内能弹性
  • 基本特点:应力与应变之间保持单值的关係
能弹性的基本特点是
①应力与应变之间保持单值的关係,与载入路径无关,且符合胡克定律,所以能弹性材料也可称为胡克弹性体;
②弹性变形与时间无关,即弹性变形是瞬时达到的;
③弹性变形量较小,一般在0.1%~1%之间;
④弹性模量较大,可达105MPa数量级;
⑤绝热伸长时变冷(吸热),回复时放热。
对于天然橡胶或线性非晶态聚合物的高弹态(温度高于玻璃化温度),变形主要是由原处于捲曲状态的长分子链沿应力方向伸展而实现,伸展的分子链由于构象数较少,因而熵较小。当外力去除后,熵增大的自发过程将使分子链重新回复到捲曲状态,产生弹性回复。这种由熵变化为主导致的弹性变形称为熵弹性。熵弹性的基本特点与能弹性刚好相反。由于属于能弹性的材料在工程上居多,故一般把能弹性简称为弹性,它具有线弹性特点,符合胡克定律。
能弹性和熵弹性现象的特徵区别:
主要有如下三点:
①能弹性体的模量高、可逆形变值小,例如钢的模量达2.1×10^7N/cm2;熵弹性体的模量低,可逆形变值大,如橡胶的模量为20~80N/cm2,其伸长可达百分之几百。熵弹性体的模量低值与气体相似,约为10N/cm2。
②能弹性体(如钢)伸长时变冷(吸热而增加内能),熵弹性体(如橡胶)伸长时发热(熵减小而放出热量)。
⑧负荷下的钢加热时膨胀,而只有很轻微拉伸下的橡胶才是这样,一般,伸长较大的橡胶加热时收缩。因此,熵弹性体的弹性模量因加热而增大。

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