Термодинамика деформирования

Этот же результат можно получить и из первого и второго законов термодинамики, однако при этом необходимо сформулировать гипотезы относительно характера процесса деформирования упругого тела (обратимость, отсутствие рассеяния, изотер-мичность или адиабатичность и т. д.). [c.14]

Поскольку вся механическая энергия накапливается в процессе деформирования, то из второго закона термодинамики следует, что для несжимаемых материалов [27 ] [c.572]

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 этой теории предпринята попытка количественно связать напряжения, возникающие в материалах, и скорость развития стресс-коррозионного дефекта с помощью термодинамики необратимых процессов. Деформация металла рассматривается на стадии линейного упрочнения, когда дислокации выстраиваются и двигаются в системе параллельных плоскостей скольжения при отсутствии поперечного скольжения. Из математических построений этой теории вытекает ряд феноменологических уравнений, указывающих на взаимосвязь процессов пластической деформации и стресс-коррозии в металлах, которые при одновременном процессе деформирования и электрохимической коррозии принимают следующий вид [c.66]

Термодинамическая концепция. Согласно термодинамич. подходу, разрушение наступает при достижении критического (предельного) значения энергии, запасенной в твердом теле при деформировании. Из первого начала термодинамики следует, что изменение запасенной упругой энергии бИ напряженного образца в процессе роста трещины частично расходуется на увеличение свободной поверхностной энергии йЕ, частично необратимо рассеивается (механич. потери) и учитывается в конечном счете теплотой 8Q [c.113]

О термодинамике пластически деформированных тел см. [18]. [c.255]

Рассмотрим сначала общие теоретические соображения относительно термодинамических закономерностей упругих деформаций в любых системах. Общим уравнением для. равновесных случаев деформирования, вытекающим из первого и второго начала термодинамики (закон сохранения энергии), является [c.107]

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]

Механическая деформация полимеров неизменно сопровождается тепловыми эффектами. Однако, несмотря на это, она обычно рассматривается только как чисто механическая задача. Количествен юе измерение тепловых эффектов позволило бы иметь не только важную информацию о термодинамике процесса деформации, но также способствовало бы установлению его молекулярной природы. Вследствие того что тепловые эффекты могут иногда оказывать влияние на характер деформации, а также на некоторые свойства деформированного материала, прямые термометрические измерения позволили бы оценить истинную величину этого влияния. [c.341]

Так как мы рассматриваем равновесный процесс деформирования, а из термодинамики известно, что для равновесного процесса dQ=TdS, то [c.49]

Процесс появления термических напряжений и последующий их переход в остаточное напряженно-деформированное состояние весьма сложен, так как происходит одновременно по законам термодинамики, физики твердого тела и механики сплошных сред. Поэтому мнение о возможности определения так называемых остаточных напряжений методами механики сплошных сред более чем наивно. [c.47]

Конформационные переходы цепи с кинк-изомерамп, свободная энергия которой при наличии напряжения представляется сплошной линией (рис. 5.1), термодинамически необратимы, а внутренняя энергия переходит в тепло. Представляет интерес постоянная времени процесса перехода если она мала по сравнению со временем, в течение которого происходит растяжение цепи, то кривая напряжение—деформация не слишком сильно отличается от кривой, соответствующей сплошной линии на рис. 5.1, а если постоянная времени слишком велика, то переходы могут быть запрещены и цепи деформируются эластично. Однако при промежуточных значениях постоянных времени наибольшие напряжения не полностью вытянутых цепей будут зависеть от скорости, с которой происходят конформационные переходы, снимающие напряжение. Детальное рассмотрение данного явления потребовало бы изучения формы и взаимодействия цепных молекул, основ термодинамики необратимых процессов [15] и анализа потенциала вторичных, или вандерваальсовых, связей между сегментами [16]. Это привело бы к рассмотрению неупругого деформирования полимеров, которое не является предметом данной книги. Тем не менее все же представляет интерес некоторая информация относительно скорости переходов между различными кинк-изомерами, сопровождающихся релаксацией напряжения в системе. Так как любые переходы, приводящие к движению только одного кинк-изомера, обычно не вызывают удлинения цепи вдоль ее оси, то приходится учитывать по крайней мере одновременную активацию н аннигиляцию двух кинк-изомеров. Подобный процесс состоит из поворота четырех гош-связей и передачи поворота сегмента между кинк-изомерами можно оценить энергию связи, необходимую для преодоления потенциального барьера, которая должна составлять 33,5 кДж/моль для поворота гош-связи [7] и (2,1—5) кДж/моль для вращения СНг-группы [17, 18]. Следовательно, чтобы преобразовать весь кинк-изомер tgtgttgtgt в транс-конформацию, необходима энергия активации 46—63,6 кДж/моль. Можно предположить, что подобные преобразования напряженных цепей ПЭ к состоянию, свободному от напряжений, действительно происходят при скорости деформирования по крайней мере 1 с при температуре ниже точки плавления, т. е. при 400 К. Теперь мол<но рассчитать скорость данного процесса при 300 К с помощью выражения (3.22), которая оказывается равной 0,0018 с . При деформировании цепи энергия активации вращения сегмента только убывает, а скорость переходов, сопровождающихся ослаблением напряжения, возрастает [19]. С учетом подобного [c.130]

Деформирование с конечной скоростью. Классическая теория упругости, рассмотренная выше, исходит из предположения, что деформирование упругого тела с термодинамической позиции представляет обратимый процесс. Но такое допущение справедливо только в том. рлучае, когда этот процесс является квази-статическим, т. е. происходит с бесконечно малой скоростью. Только при выполнении последнего условия в деформированном теле в каждый момент времени устанавливается состояние статистического равновесия. Если же изменение деформации, а следовательно, и напряженного состояния в упругом теле происходит с конечной скоростью, то в каждый момент времени в теле происходит отклонение от состояния статистического равновесия. В этом случае изменение напряженного состояния является необратимым процессом и сопровождается рассеянием упругой энергии (см. ниже), т. е. необратимым ее превращением в теплоту. При деформировании упругого тела с конечной скоростью уравнения (270) и (280) становятся неправомерными, их следует изменить. Можно при этом воспользоваться результатами термодинамики неравновесных процессов, но удобнее воспользоваться методом, предложенным Леонтовичем [5]. [c.169]

Из основного соотношения термодинамики и уравнения Гиббса, используя в нем время, как произвольную переменную состояния, нам удалось получить обобщенную зависимость, связывающую составляющие диссипативной функщш с действующими термодинамическими силами и потоками. В качестве термодинамических сил принимались скорость деформирования и сродство химической реакции. В результате мы пришли к зависимостям, связывающим изменение внутренней энергаи системы с потоком массы, скоростью деформации тела и скоростью химической реакции. Полученные уравнения можно трактовать как одну из форм записи 1-го закона термодинамики для химически реагирующей деформируемой среды. Таким образом, возможность механического активирования твердых тел получила термодинамическое обоснование. [c.20]

Измерения времен Р. используют в хим. кинетике для изучения процессов, в к-рых быстро устанавливается равновесие (см. Релаксационные методы). Механическая Р. проявляется в уменьшении во времени напряжения, создавшего в теле деформацию. Механическая Р. связана с вязкоупругостью, она приводит к ползучести, гистерезисным явлениям при деформировании (см. Реология). Применительно к биол. системам термин Р. иногда используют для характеристики времени жизни системы, к-рая к моменту физиологической смерти приходит в состряние частичного равновесия (квазиравновесия) с окружающей средой. В прир. системах времена Р. разделены, сильными неравенствами расположение их в порядке возрастания или убывания позволяет рассматривать систему как последовательность иерархич. уровней с разл. степенью упорядоченности структуры (см. Термодинамика иерархических систем). [c.236]

Рассмотрим явление гистерезиса с точки зрения термодинамики. Работа А, затрачиваемая на деформирование, возвращается полностью прн упругой деформации и частично превраща ется в тето ((3) при высокоэластической Поэтому дчя упру-гой деформации Лраст = Лсокр, а для высокоэластической [c.291]

Переходя к обратным электрокинетическим явлениям, отметим их сходство с пьезоэффектом — появлением разности потенциалов при деформировании некоторых кристаллических веществ — пьезоэлектриков. Отличие состоит в том, что пьезоэффект характеризует изменение равновесного состояния вещества при действии на него механических напряжений, а гидродинамическая поляризация дисперсной системы отражает интенсивность течения необратимого процесса — переноса заряда (электрического тока), который может быть вызван механической силой (градиентом давления) при надлежащих условиях. Величины эффектов, форму их проявления (в виде потенциала или тока гидродинамической поляризации), связь с прямыми элек-трокинетическими эффектами (форез, осмос) можно установить, основываясь на общих положениях термодинамики необратимых процессов. [c.612]

Среди различных конформаций цепных молекул наиболее вероятны сильно свернутые, у которых расстояние между концами макромолекулы (или узлами цепей пространственной сетки) намного меньще ее полной контурной длины. Под действие м внешней силы цепи будут изменять свою форму, но после прекращения действия силы цепные молекулы в результате теплового движения снова кернутся в наиболее вероятное состояние, соответствующее сильно свернутым конформациям. На языке термодинамики, переход в более вероятное состояние связан с возрастанием энтропии. Поэтому возвращение деформированного образца резннь в начальное недеформированное состояние сопровождается увеличением энтропии. Напротив, деформация резины связана с [c.73]

Условие (4.83), введенное рапсе без доказательства, можно доказать на основе термодинамических соображений. Рассмотрим упругую деформацию кристалла при условии, что процесс деформирования является обратимым и изотермическим, т. е. нет рассеяния энергир. Из I начала термодинамики [c.286]

Процесс поворота звена молекулярной цепи из первого положения во второе можно изобразить графически (рис. 1.26) в координатах, где по оси абсцисс отложен угол поворота проекции сегмента цепи Сз—Сг на плоскость, перпендикулярную линии С1—Сг, а по оси ординат — потенциальная энергия сегмента. Пусть угол Ф1 соответствует положению 1 на рис. 1.2а, а угол фг— положению 2. Представим себе, что при переходе из положения 1 в положение 2 потенциальная энергия группы Сз не измениласьСогласно первому принципу термодинамики работа АЛ, затраченная на деформирование, например, одной молекулы полимера, определится соотношением [c.10]