ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Тепловые эффекты при деформации из "Структура и механические свойства полимеров Изд 2" Вопрос о процессах поглощения и выделения тепла при деформации эластомера целесообразно рассмотреть особо, так как это дает сведения относительно природы высокоэластической деформации. [c.54] для равновесного обратимого процесса деформирования изменение энтропии непосредственно обусловливает количество выделенного тепла. Так, если в полимере при растяжении тепло выделяется, то изменение энтропии в нем отрицательно соответственно, если тепло поглощается, изменение энтропии положительно . Если внутренняя энергия не меняется при деформации (идеальный эластомер), то вся работа деформации обращается в тепло, в противном случае тепловой эффект определится разностью между работой деформации и изменением внутренней энергии. [c.54] Нагревание, например, натурального каучука при адиабатическом расширении было известно давно. Наоборот, оказалось, что если растянутый каучук нагревать, то он сокращается. Положительный температурный коэффициент зависимости напряжение — температура (см. рис. 30), очевидно, и является следствием выделения тепла при растяжении. Повышение с температурой равновесного модуля упругости поперечносшитого эластомера отличает полимеры от металлов и других кристаллических тел, у которых модуль с повышением температуры падает. [c.54] Тщательное исследование изменения температуры при растяжении вулканизованного каучука было проведено Джоулем, который применял для этой цели термопару, вводя ее в каучук. На рис. 33 приведены полученные при этом результаты. [c.55] Оказывается, в первые моменты растяжения, когда деформация не превышает 17—20%, тепло поглощается, при дальнейшем растяжении тепло начинает выделяться, так что при некотором удлинении тепловой эффект равен нулю. На этом же рисунке пунктиром показана кривая изменения температуры, вычисленная Джемсом и Гутом в результате исследования изменения внутренней энергии и энтропии при растяжении. Видно, что в области исследованных Джоулем малых деформаций экспериментальные и вычисленные значения хорошо совпадают. [c.55] В настоящее время нет полной ясности относительно причин, вы зывающих поглощение тепла на ранних стадиях растяжения каучука В известной мере этот эффект может быть обусловлен тем, что затра чивается тепло на тепловое расширение образца. Когда удлинение а следовательно, и количество выделенного тепла велико, тепло, иду щее на тепловое расширение, составляет небольшую долю от общего его количества и образец нагревается. Нельзя не учитывать и тот факт, что часть тепла на ранних стадиях деформации может расходоваться на разрушение надмолекулярных структур каучука. Это соображение подтверждается и тем обстоятельством, что на ранних стадиях деформации доля упругой силы за счет изменения внутренней энергии преобладает в общей величине силы / (см. рис. 31). [c.55] Тепловые эффекты разного знака приводят к тому, что в каучуке, растянутом не более чем на 10%, напряжение (при постоянном удлинении) падает с ростом температуры (см, рис. 30). В образцах, растянутых более чем на 10%, напряжение растет с ростом температуры. Это явление носит название термоупругой инверсии. [c.55] Последняя составляющая имеет очень большой удельный вес в общей величине теплового эффекта. Так, у кристаллизующегося натурального каучука или полихлоропрена температура при растяжении повышается на 14°, тогда как у некристаллизующегося сополимера бутадиена и нитрила акриловой кислоты всего на 2°. Характерно, что жесткий вулканизат натурального каучука, содержащий 8% серы, повышает температуру лишь на 3°, что указывает на заторможенность процессов кристаллизации при сильном увеличении степени поперечного сшивания. [c.56] Вернуться к основной статье