ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Теория высокоэластической деформации из "Технология синтетических пластических масс" Соответственно для каучука и газа аналогичны и параметры деформации. Так 1) упругая деформация газа (сл атие) так же, как и упругая деформация каучука (растяжение), может выражаться многими сотнями процентов, тогда как кристаллические тела упруго деформируются лишь до 1% 2) модуль упругости газа в сотни тысяч и миллионы раз меньше модуля упругости кристаллических тел, но близок к модулю упругости каучука (модуль газа 0,01 кг мм , каучука 0,02—1,0 кг1мм , стали-- 20 000 кг мм ). [c.91] Так как в идеальном газе отсутствуют силы взаимодействия между молекулами, единственной причиной упругости газа молсет быть только тепловое движение молекул. Упругость газа очевидно определяется числом ударов молекул о стенку сосуда в единицу времени, что, в свою очередь, зависит от числа молекул в единице объема и скорости их поступательного движения, т. е. от температуры. [c.91] Таким образом, упругость газа обусловлена высокой подвижностью его молекул и не прекращающимся стремлением их к расширению занимаемого объема. Это соответствует переходу в наиболее вероятное состояние — состояние наибольшей энтропии. [c.91] В такой же мере, применяя первый и второй закон термодинамики, мол ио показать, что внутренняя энергия изотермически растянутого каучука меняется так лее мало, как и внутренняя энергия идеального газа при изотермическом увеличении или уменьшении его объема. В обоих случаях, однако, меняется энтропия. [c.91] На основе такой аналогии механизма упругости каучука с механизмом упругости газа разработана кинетическая теория высоко-эластичности (Марк, Гут, Кун). Учитывая, что высокая подвижность молекул газа является причиной его упругих сил, кинетическая теория объясняет упругость высокоэластичных потимерор-высокой степенью гибкости их макромолекул. [c.91] Штаудингером представления о вытянутой, жесткой, палочкообразной форме таких длинных молекул в свете многочисленных экспериментальных данных (например, рентгеновского анализа, адсорбции линейных полимеров на жидких поверхностях и поведения полимеров в растворе и др.) оказались неправильными. Представления Штаудингера не могут быть также увязаны с высокоэластическими свойствами полимеров. Поэтому высокоэластические свойства полимеров старались объяснить внутренней подвижностью макромолекул, их гибкостью, способностью изгибаться и менять свою конфигурацию. [c.92] Кинетическая теория высокоэластичности, исходя из гибкости макромолекул, допускает совершенно свободное вращение углеродных атомов макромолекулы вокруг каждой простой химической связи С—С (двойная связь не участвует во вращении) с сохранением величины валентного угла между атомами, т. е. свободную вращаемость звеньев линейных полимеров. [c.92] Такую макромолекулу, состоящую из большого числа звеньев можно рассматривать как систему со многими степенями свободы и с внешней формой, отвечающей наиболее вероятному ее состоянию. [c.93] Если расстояние между концами макромолекулы фиксировано,, то каждому такому расстоянию может соответствовать большое число конфигураций. Иначе говоря, достигнуть такого расстояния между концами цепи можно большим числом способов. Чем расстояние меньше максимально возможного, тем большим числом способов его можно достигнуть. Естественно, что состояние максимальной длины цепи может быть реализовано только одним способом. [c.93] Такая конфигурация цепей и отвечает термодинамически наиболее вероятному (соответствующему наибольшему числу случаев) состоянию молекулы. [c.93] Как видно, г пропорционален квадратному корню из числа звеньев цепи, что и следовало ожидать на основании постулата о свободной вращаемости звеньев. [c.94] Если свернутую молекулу растянуть приложением внешней силы, она придет в менее вероятное состояние поэтому после снятия внешней силы молекула будет стремиться, согласно второму закону термодинамики, перейти к статистически наиболее вероятной длине, т. е. принять ту статистически среднюю форму изогнутости, которую она имела до растяжения. [c.94] Это выражение позволяет определить энтропию отдельной цепи п объяснить ее упругость стремлением макромолекулы перейти в состояние с наибольшей энтропией (процесс этот происходит самопроизвольно). [c.94] Кинетическая теория высокоэластичности не учитывает какого-либо взаимодействия между цепями и считает, что энтропия всей системы (всей совокупности цепей) равна сумме энтропий отдельных цепей и что упругие силы при деформации полимера определяются изменением энтропий всего количества молекул в полимере. [c.94] Естественно, что допущение отсутствия реально существующего взаимодействия между цепями может характеризовать поведение лишь идеального каучукоподобного полимера, аналогично тому, как допущение отсутствия какого-либо взаимодействия между молекулами характеризует поведение идеального газа. [c.94] Таким образом, кинетическая теория рассматривает силы, стремящиеся при снятии напряжения вернуть полимеры в первоначальное состояние, как силы, обусловленные уменьшением энтропии. Иначе говоря, интенсивность теплового движения звеньев молекулы определяет возвратную силу растянутого высокоэластического полимера. [c.95] Эго уравнение определяет возможность существования двух видов упругих сил упругости вследствие изменения (увеличения) внутренней энергии и упругости вследствие изменения (уменьшения) энтропии. [c.95] Таким образом чем больше звеньев в линейной цепи, тем меньше будет Еал. [c.96] Вернуться к основной статье