химический каталог




Теплофизические методы исследования полимеров

Автор Ю.К.Годовский

о при известных X, с„ и и значения I по порядку величины оказываются сравнимыми с размерами структурных элементов в стеклах и не зависят от температуры [51, 52]. Поэтому теплопроводность стекол должна с понижением температуры следовать за изменением с. Это хорошо выполняется для многих стекол до температур 20—50 К. При более низких температурах эта закономерность резко изменяется. Для многих стекол при 10— 20 К значение % практически перестает зависеть от Т, а при дальнейшем понижении температуры уменьшается, но не так резко, как при Х~Т3. Расчеты по формуле (11.21) для этой области температур показывают, что длина свободного пробега возрастает с понижением температуры.

Клеменс теоретически рассмотрел процесс передачи тепла в стеклах, введя представления о рассеянии фо-нонов на структурных элементах стекол («структурное рассеяние») [52]. Эта теория удовлетворительно объясняла уменьшение X до 20—50 К, однако возникли серьезные трудности при объяснении характера изменения теплопроводности при более низких температурах. Для области температур, где /,«const, было постулировано, что поперечные колебания рассеиваются в значительно большей степени, чем продольные. Это привело к следующему выражению для теплопроводности:

\ = XL +-\-cjiTlT (11.22)

где %ь — вклад в теплопроводность продольных, волн; Иг, 1т — соответственно скорость распространения и длина пробега поперечных волн.

В теориях теплопроводности жидкостей исходят из рассмотрения передачи тепла через атомы или молекулы, связанные со своими соседями силами Ван-дер-Ваальса. Бриджмен [53] провел анализ упрощенной модели передачи энергии между молекулами жидкости и получил формулу для теплопроводности km.

Xm = 2kuxd-^ (11.23)

пде k — константа Болыдаана; и» —''скорость звука га жидкости; d — среднее расстояние между молекулами, равное (M/Lp)l/s {М — молекулярная масса, L — число Лошмидта).

Эта формула представляет собой преобразованную формулу Дебая, в которой длина свободного пробега предполагается пропорциональной межмолекулярному расстоянию, а атомная теплоемкость считается постоянной. Соотношения такого вида получены и другими авторами [45, 54, 55].

Изложенные общие представления лежат в основе существующих теорий температурной зависимости теплопроводности полимеров. Подход, основанный на рассмотрении коллективных колебаний структурных единиц, оправдан для низких температур, когда длина свободного пробега упругих волн велика по сравнению со средними расстояниями между ними. С повышением температуры длина свободного пробега уменьшается и становится одного порядка со средними расстояниями между атомами и молекулами. В этом случае правомерен и «жидкостный» подход.

Аморфные полимеры

Очень низкие (водородные и гелиевые) температуры.

К настоящему времени проведено крайне мало измерений при этих температурах, и основные результаты получены для полиметилметакрилата [24, 49, 56] и полистирола [24, 56]. Результаты для полиметилметакрилата суммированы на рис. II.8. Риз [24, 56] провел теоретический анализ этих экспериментальных данных. Полученные им расчетные зависимости также представлены на рис. II.8. Анализ Данных ниже 50 °С основан на модифицированной теории Клеменса. Поскольку экспериментальные результаты плохо согласовывались с существующей теорией [уравнение (11.22)], поперечная со68

69

ставляющая теплопроводности была представлена в виде суммы трехмерной (Яз) и одномерной (Xi) составляющих. Это разбиение основано на соображениях Тарасова.

Рассчитанные значения теплопроводности отличаются от экспериментальных не более чем на 10%. Важно также то, что они хорошо передают общую температурную зависимость теплопроводности. При высоких температурах доминирующей является составляющая Яь в.то время как при низких температурах — две другие составляющие. Расчеты показывают, что при высоких температурах теплопроводность вдоль полимерной, цепи характерно наличие излома при температуре стеклования. Ниже температуры стеклования Я имеет небольшой положительный температурный коэффициент, а выше — отрицательный. Такое изменение теплопроводности наблюдалось для многих полимеров [57—65]. Экспериментальные данные в этой температурной области могут быть представлены [35] в обобщенном виде (рис. П.9). При этом нормировка теплопроводности проводится по максимальному значению Я, а температуры — по температуре стеклования. В качестве температурного параметра может быть использовано и более сложное выражение [66].

Рис. Н.Э. Обобщенная зависимость теплопроводности аморфных полимеров [35]:

™„П.°^Н„ЛН» е™лси-"ок?ановый «"УЧУ": ? - полиизобутилещ От VI: Х ~ п°л»этше"терефталат; г - поливинилхлорид-•-^мнметилметакрилат; + - поликарбонат-, А - подививши

превышает межмолекулярную теплопроводность на порядок. Это важное заключение использовано в модельных представлениях механизма переноса тепла в аморфных полимерах. Однако ограниченность экспериментальных данных по низкотемпературной теплопроводности аморфных полимеров не позволяет пока судить о том, в ка

страница 23
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65

Скачать книгу "Теплофизические методы исследования полимеров" (3.18Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
курсы сантехник водоподготовка
Casio SHE-5516SG-5A
купить наклейки на диски авто 55 мм
полка sheffilton грация 669 черный/орех

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(23.01.2017)