Термодинамика высокоэластического состояния

ТЕРМОДИНАМИКА ВЫСОКОЭЛАСТИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ [c.105]

В этой главе рассматривается наиболее интересное и нетривиальное приложение формальной термодинамики к эластоме-р а м, т. е. полимерам, находящимся при эксплуатации в высокоэластическом состоянии [2,7, 37]. Что касается применения равновесной термодинамики к стеклообразному состоянию, то никаких особенностей по сравнению с изотропным упругим телом здесь не наблюдается (см., например, [37]). Напротив, термокинетический подход сразу позволяет удобным образом описать ряд специфических эффектов стеклования, что и было сделано в гл. П. [c.105]

Одномерное деформированное состояние данного конкретного образца резины можно характеризовать однозначно как параметрами Р, L, так и обобщенными р, X, где Я —степень растяжения (относительная длина). Однако деформированное состояние резины однозначно нельзя характеризовать величинами Р и L, из-за влияния на L теплового расширения резины. Поэтому дальнейшее рассмотрение мы будем вести, используя параметры р и X, однозначно описывающие деформированное высокоэластическое состояние резины. В термодинамике газа, как известно, вместо Р и L применяют параметры р и I/. Из этих двух параметров незави--симым является один. [c.114]

В гл. 3 рассмотрено одно из важнейших в физике полимеров приложений термодинамики к полимерам в высокоэластическом состоянии. Термодинамические соотношения применимы к равновесной деформации сшитых эластомеров (полимерных сеток). Из [c.82]

Рассмотрим приложения термодинамики к сшитым полимерам, находящимся в высокоэластическом состоянии и подвергающимся равновесным деформациям. Высокоэластическое — сверхупругое — состояние является специфически полимерным. В термодинамическом плане эта специфичность проявляется в том, что природа больших обратимых деформаций полимеров энтро- пийная, а не энергетическая, как в случае твердых тел. [c.139]

Мы рассмотрели одно из важнейших в физике полимеров приложений термодинамики к полимерам в высокоэластическом состоянии. Термодинамические соотношения применимы к равновесной деформации сшитых эластомеров (гибкоцепных полимерных сеток). Из сравнения термодинамических соотношений с экспериментальными данными следует, что природа упругости полимерных сеток выше температуры стеклования энтропийная, а модули упругости имеют малые значения. При этом деформации сшитого эластомера характеризуются большими значениями (сотни процентов). Таким образом, отличие упругости полимеров в высокоэластическом состоянии от упругости твердых тел существенно. Энтропийная природа упругости полимеров приводит в высокоэластическом состоянии к. тепловым эффектам при деформациях, противоположным тем>. которые наблюдаются у обычных твердых тел. [c.153]

Во-первых, ири низких температурах можно описать физические свойства как кристаллических, так и аморфных полимеров, находящихся в стеклообразном состоянии, используя идеи и представления современной физики твердого тела. Во-вторых, поведение полимеров, находящихся в высокоэластическом состоянии, может быть описано в рамках представлений статистической физики и термодинамики. Хронологически раньше была разработана статистическая физика полимеров, находящихся в высокоэластическом состоянии, которая позволила объяснить наиболее важную и специфическую особенность полимеров — способность испытывать большие обратимые деформации. Это оказалось возможным сделать в силу того, что у разных по химическому строению полимеров оказалась одна общая черта — в высокоэластическом состоянии у всех полимеров существует внутреннее вращение. Следует заметить, что использование основных представлений и математического аппарата статистической физики для описания поведения полимеров, находящихся в высокоэластическом состоянии, возможно в первую очередь благодаря тому, что полимерные молекулы состоят из очень большого числа одинаковых повторяющихся звеньев и еще большего числа атомов. [c.17]

ТЕРМОДИНАМИКА ПЕРЕХОДА СТЕКЛООБРАЗНОЕ ВЫСОКОЭЛАСТИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ [c.117]

Высокоэластическое состояние. Термодинамика и молекулярный механизм высокоэластических деформаций. Связь между равновесной упругой силой и удлинением. Нижний предел молекулярных масс, необходимых для проявления высокоэластичности. Релаксационные явления в полимерах и кинетика структурных перестроек. Механические и диэлектрические потери. Переход в стеклообразное состояние. Релаксационная природа перехода. Принцип температурно-временной суперпозиции. [c.382]

Таким образом, анализ высокоэластической деформации полимеров методами термодинамики показывает, что основной причиной упругости и появления напряжения при деформации в эластомерах является стремление макромолекул перейти в наиболее вероятное состояние статистического клубка (максимум энтропии, минимум свободной энергии). Вклад внутренней энергии в общее напряжение невелик для реальных пространственных сеток, а в идеальных сетках отсутствует [c.116]

Приводятся сведения о строении и физических свойствах макромолекул и структуре полимеров, термодинамике последних и их растворов, статистической физике макромолекул и полимерных сеток, релаксационных явлениях (механическая, электрическая и магнитная релаксация). Рассматриваются такие состояния полимера, как высокоэластическое, ориентированное и жидкокристаллическое. Отличительная особенность книги — математическое описание теории процессов и явлений, свойственных полимерным системам. [c.2]

Полученные выше обычные соотношения термодинамики упругих деформаций относятся к любым равновесным процессам. Однако течение в принципе не является равновесным процессом, ибо оно всегда сопровождается необратимой диссипацией энергии, вследствие вязкого трения. Поэтому с термодинамической точки зрения основное отличие процесса развития больших упругих деформаций в текучих полимерных системах от аналогичного явления в сшитых эластомерах состоит в том, что при течении всегда имеет место необратимость явлений. Вследствие этого развитие высокоэластических деформаций сопровождается производством энтропии Ps, причем Ps > 0. Однако и в этом случае характеристиками термодинамического состояния системы остаются внутренняя энергия В и энтропия 5, отнесенные к единице объема материала. В общем случае эти термодинамические параметры — функции температуры Т и механических свойств системы, причем эти свойства зависят от упругих деформаций и напряжений, а также от скалярных структурных параметров, определяющих изменение состояния системы при деформировании. [c.109]

В книге излагаются современные представления о химическом строении и надмолекулярной структуре полимеров, об их агрегатных, физических и фазовых состояниях. Рассматриваются термодинамика и кинетика высокоэластической деформации, механические свойства стеклообразных и кристаллических полимеров и их смесей, и реология расплавов полимеров. Обобщены закономерности прочности и динамической долговечности полимерных материалов. [c.2]

Термодинамика конденсированного состояния полимеров в настоящее время интенсивно развивается сразу в трех вариантах классическом основанном на ставшем уже привычным формализме термодинамики необратимых процессов и термокинё-тйческом (релаксационном). Последний кратко был рассмотрен ранее, но мы вернемся к нему в гл. VI. Принимая во внимание то, что настоящий курс — учебное пособие, рассмотрим в этой главе некоторые положения, не нуждающиеся в упрощении системы до одномолекулярной модели, классической термодинамики к описанию высокоэластического состояния гибкоцепных полимеров. [c.105]

Сущность высокоэластического состояния полимеров рассматривалась с позиций молекулярно-кинетической теории и термодинамики. Молекулярно-кинетический подход, основанный на законах статистической физики, позволяет наиболее полно объяснить взаимосвязь между макроскопическими, термодинамическими величинами и поведением молекул полимера. Изучение высокоэластического состояния связывалось первоначально с наличием разнообразных типов движения гибких нитеобраз- [c.74]

Темп-рная область высокоэластического состояния 56 9 Природа высокоэластичности. . . . 56 2 Термодинамика высокоэластичности. 56 2 Статистическая теория высокоэластической деформации. 5 64 Уравнения упругости высоьоэластической деформации. ... . .. 565 [c.277]

I. Многие твердые полимеры в растворенном или набухшем состоянии находятся, соответственно, в вязкотекучем или высокоэластическом релаксационных состояниях. Постепенным испарением растворителя можно свести подвижность сегментов на нет, т. е. реализовать еще один 1ариант стеклования, которое, строго говоря, тоже является структурным. Однако, в отличие от предыдущего варианта, здесь меняется состав (поскольку речь шла о термодинамике, — химические потенциалы двух компонентов системы), и стеклование достигается благодаря полному или неполному исчезновению одного из компонентов двухкомпонентной системы. Можно поэтому говорить здесь о концентрации стеклования , т. е, концентрации, при которой система приобретает свойства полимерного стекла. Часто застеклованным при этом оказывается раствор, и не обязательно очень высокой концентрации. [c.82]

Выше мы отмечали, что полимеры следует рассматривать как переконденсирован-ный газ. Это утверждение верно, пока полимерный материал находится в высокоэластическом (каучукообразном) состоянии. При охлаждении полимера он сжимается в результате сниженной молекулярной активности (третье начало термодинамики). Такое уменьшение молекулярного движения в сочетании с уменьшенным объемом снижает физическое пространство для движений цепей полимера (рис. 20.5). Подобное физическое состояние изменяется с каз укообразного на кожеподобное (переходное) и далее стеклообразное. В стеклообразном состоянии происходит резкое изменение наклона кривой зависимости изменения объема от температуры. [c.399]

Таким образом, независимо от агрегатного состояния аморфного полимера, от того, представляет ли он собой вязкотеку-чёе, высокоэластическое или стеклообразное тело, такой полимер всегда находится в одном и том же фазовом состоянии. Это фазовое состояние может быть только жидким, так как истинное твердое тело — кристаллическое, а газообразные высокомолекулярные соединения не существуют. При этом необходимо учесть, что жидкая фаза не обязательно связана с текучестью и легкой изменяемостью формы материала, а прежде всего с наличием определенной структуры, определенного комплекса термодинамических свойств. Несмотря на то что стеклообразный полимер по агрегатному состоянию —твердое вещество, с точки зрения термодинамики, он находится в жидкой фазе. [c.310]