химический каталог




Теплофизические методы исследования полимеров

Автор Ю.К.Годовский

казывается и энергетический баланс деформационного цикла: при увеличении деформации внутренняя энергия резко повышается. Наиболее вероятными причинами этого являются, по-видимому, упругое последействие и тиксотропное разрушение структуры. Определенная доля затраченной на деформацию энергии оказывается запасенной в медленных релаксационных процессах, как обычных, столь характерных для полимеров, так и в процессах разрушения и восстановления структур.

Тепловые эффекты этих медленных процессов находятся за пределами чувствительности установки и не могут быть зафиксированы экспериментально.

Термоэластичность каучуков

Первые количественные исследования в области термоупругости каучука были проведены Джоулем [32, 33], который использовал для этой цели измерения температурных изменений при быстром растяжении. Его результаты для натурального каучука

183

182

(рис. 111.20), подтвержденные затем в других работах [34, 56, 57], показывают, что начальное охлаждение каучука сменяется нагреванием. Точка изометрической инверсии находится при в«*7%, а адиабатической — при е« 14%. Изменения энтропии при растяжении на основании такого рода температурных изменений могут быть рассчитаны по уравнению (III.9).

Хотя эти экспериментальные результаты достаточно хорошо совпадали с теоретическими, температурные измерения не нашли широкого применения для точных, количественных оценок. Им была отведена роль наглядных качественных иллюстраций энтропийной природы упругости каучука, а для точных оценок был избран другой путь — определение температурной зависимости равновесных напряжений, основанный на том, что растягивающая сила / является суммой двух составляющих — энергетической fu и энтропийной /. [36, 40]:

f-t. + h-(^-)Ttt-r[-Ur)eil С".^)

Наклон температурной зависимости равновесной силы в каждой точке дает изменение энтропии при растяжении, а экстраполяция этого наклона на 7"=0 К позволяет определить изменение внутренней энергии. Этот простой экспериментальный метод определения отдельных составляющих связан с необходимостью экстраполяции экспериментальных данных на больший температурный интервал, так как обычно температурную зависимость равновесной силы надежно удается определить лишь в интервале температур, равном приблизительно ДГ=100°С, а измерения, как правило, проводятся в температурном интервале 350 ±100 К. Тем не менее уже в течение 40 лет этот подход является основным экспериментальным методом исследования термоупругости каучука, и при помощи его были сделаны выводы о природе отдельных составляющих уравнения (111.53).

В ранних работах был сделан вывод об идеальной ? энтропийной упругости многих каучуков, поскольку обычно оказывалось, что составляющая fu^O. Однако дальнейшие теоретические и экспериментальные исследования термоупругости каучука привели к выводу, что

184

упругость большинства каучукоподобных полимеров не является идеально энтропийной, а связана с возникновением энергетической составляющей исключительно внутримолекулярного происхождения, значение которой определяется химической структурой макромолекул [37, с. 364; 38; 39; 257]. Экспериментальные и теоретические результаты по исследованию зависимостей напряжение — температура в каучуках изложены в большом числе монографий и обзоров [36, 37—40, 58, 59], и мы не будем на них останавливаться более подробно, а сосредоточим внимание на результатах калориметрического исследования термоупругости каучука и сравним их с экспериментальными данными зависимостей напряжение (сила) — температура.

Наряду с упомянутыми выше экспериментальными возможностями определения изменения энтропии при деформации каучука существует еще один путь— прямое калориметрирова-ние тепловых эффектов, со- ' провождающих деформацию. Этот экспериментальный подход был использован Диком и Мюллером [60], и уже в этом первом калориметрическом исследовании было показано, что натуральный каучук не является каучуком, обладающим идеальной энтропийной упругостью, так как, по данным калориметрии, доля энергетической составляющей общей силы при растяжении на 150—250% при комнатной температуре составляет примерно 35%.

Начиная с 1969 г. в лаборатории физики полимеров ИНЭОС АН СССР автором проводились калориметрические исследования термоэластических свойств каучуков. Некоторые результаты этих исследований суммированы в этом разделе.

Типичные зависимости работы, теплоты и внутренней энергии от растяжения в области умеренных растя13-264 185

жений приведены на рис. 111.21. Исследования проводили как методом непосредственного растяжения до необходимой деформации, так и методом ступенчатого растяжения с «шагом» примерно 10—30%. Скорости растяжения составляли около 10—100%/мин. Для определения изменения внутренней энергии было использовано также сокращение образца без совершения внешней работы (разрезание тяги). Зафиксированный при этом тепловой эффект по знаку и величине равен изменению внутренней энергии при растяжении.

Рис. 111.21. Зависимость работы (/), теплоты

страница 55
< 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
обучение fdnjrfl
отопление газовое
Акция - кликни и получи скидку в KNS. Промокод "Галактика" - купить ноутбуки asus - поставщик товаров для дома и бизнеса.
курсы менежмента и экономики в москве

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
(06.12.2016)