Коэффициент теплового расширения абсолютно сухой древесины положителен для всех структурных направлений, т.е. древесина расширяется при нагревании и сжимается при охлаждении. Коэффициент линейного теплового расширения, т.е. относительное изменение размеров образца при нагревании на 1°С, вдоль волокон не превышает 5,5-10"6 на 1°С. Коэффициенты линейного расширения поперек волокон в 5... 15 раз больше. Однако для образцов влажной древесины нагревание может привести к сокращению размеров из-за уменьшения степени набухания клеточных стенок при сушке древесины.[15, С.258]
При охлаждении значительно уменьшается свободный объем. Коэффициент теплового расширения (сжатия) полимеров в эластическом состоянии составляет (6—7) -10~4 1/град. Можно полагать, что при достаточном охлаждении свободный объем должен упасть до нуля, но в действительности этого не происходит, поскольку сегменты макромолекул, в которые входит по 5—20 атомов углерода, могут участвовать в тепловом движении лишь при наличии достаточных по размеру пустот или «дырок» по соседству с ними. В эти дырки и перемещаются сегменты в процессе теплового движения. Если свободный объем становится менее 2,5% от общего объема полимера, размеры дырок и их число становятся настолько малыми, что тепловое перемещение сегментов прекращается. Этому способствует и то обстоятельство, что при сжатии тела в результате охлаждения возрастает интенсивность межмолекулярного взаимодействия за счет сближения молекул.[6, С.142]
Хотя некоторые исследователи правильно трактуют явление инверсии как эффект теплового расширения, однако до сих пор не кончившаяся дискуссия показывает, что еще распространен взгляд, который связывает наличие производной (дР/дТ)р,ь < 0 с существованием чисто упругой и отсутствием высокоэластичной деформации при малых растяжениях. На самом же деле, для идеальной резины, у которой при малых растяжениях деформация также является высокоэластической, не (dP/dT)p,L, a (dp/dT)pit_ должна быть всегда положительная (р— условное напряжение, рассчитан-[4, С.119]
Хотя некоторые исследователи [77] правильно трактуют язле-ние инверсии как эффект теплового расширения, однако еще распространен взгляд, который связывает наличие отрицательной производной (df'/df)P,L с существованием чисто упругой и отсут-вием высокоэластичной деформации при малых растяжениях. На самом же деле для идеальной резины, у которой при малых -растяжениях деформация также является высокоэластической, не[5, С.80]
Если стальной стержень с висящим на нем грузом нагреть, то стержень удлинится. Кроме обычного теплового расширения проявится ослабление взаимодействия атомов в кристаллической решетке и упругость стали, удерживающей груз, уменьшится. Если нагреть газ под нагруженным поршнем, то поршень начнет подымать груз, т. е. упругость газа увеличится. Еще в начале прошлого столетия Гух наблюдал сокращение нагруженной полоски эластомера (рост упругости) при нагревании. Эффект оказался обратимым. Впоследствии Джоуль в своих знаменитых опытах по определению механического эквивалента теплоты подтвердил сокращение нагруженной полоски эластомера при нагревании и провел ряд количественных измерений, пример которых приведен на рис. 8.5. Е адиабатическом режиме растяжения (как в этом опыте) энтропия системы не меняется, и поэтому меняется температура, как менялось бы количество теплоты в системе с теплоемкостью cv в изотермическом процессе:[6, С.110]
Вместе с тем фазовые переходы, происходящие без поглощения или выделения тепла ("текучесть - сверхтекучесть", "проводник - сверхпроводник"), но при которых происходит скачкообразноеизменение теплоемкости, изотермической сжимаемости, изобарного коэффициента теплового расширения, называются "фазовыми переходами второго рода". При этом изменяется симметрия во взаимном расположении частиц при непрерывном изменении объема, внутренней энергии и других термодинамических параметров.[1, С.125]
Наконец, если некристаллический полимер является макросет-чатым, то он характеризуется термомеханической кривой типа 3. Узлы сетки препятствуют относительному перемещению полимерных цепей. Поэтому при высоких температурах вязкого течения не наступает и полимер «не замечает» температуры текучести Гт. Температурная область высокой эластичности расширяется и ее верхней границей становится граница химического разложения полимера. Такими деформационными свойствами обладают, в частности, макросетчатые полимерные материалы типа резин. Эти материалы необычны по сочетанию ряда свойств. Они способны восстанавливать свою форму после разгрузки, как и упругие твердые тела, но по многим другим свойствам близки к жидкостям и газам. Так, низкомолекулярные жидкости и резины по-структуре— некристаллические тела. Их коэффициенты теплового расширения и сжимаемости близки между собой, но намного больше (на по-рядок-два), чем у твердых тел. Коэффициенты объемноготермического расширения равны 3,6-10~3°С~1 для газов, 3 -f- 6-10~5 °С~' для металлов, но для жидкостей и резин они занимают промежуточное положение и практически совпадают между собой или близки (3-4-6-Ю-4 "С-1). Коэффициенты сжимаемости равны Ю~5 Па-1 для воздуха при давлении 9,81-К)-4 Па (1 атм), 10~и Па"1 для металлов, а для жидкостей и резин они близки и на два порядка величины отличаются от металлов (10~9 Па""1). Резины, как и жидкости, подчиняются закону Паскаля.[4, С.70]
Из этой формулы следует, что-при достаточно малых растяжениях при L = const с повышением температуры вследствие теплового расширения может быть достигнуто состояние Lo(p, T)= L. Это дает ф(/) = 0 и Р = 0. Иначе говоря, если образец деформи-[4, С.119]
Структурное стеклование обнаруживается по изменению температурного хода «статических» физических свойств вещества (теплового расширения, теплоемкости, удельного объема и т. п.) в отсутствие частотных и других механических воздействий. Но прежде всего оно обнаруживается по возникновению твердости, регистрируемой любыми методами.[4, С.87]
Чтобы вскрыть физический смысл величин U\, S\, определяющих уравнение состояния резины, рассмотрим ' полимерную сетку без теплового расширения (к = 0) и сжимаемости (/е = 0). Для нее U=Ui, S = S\ и соотношения (3.24) и (3.31) совпадают. В этом случае под U и S следует понимать конфигурационные энергию и энтропию, обусловленные изменением конфигурации молекулярных цепей при высокоэластической деформации. Для реального полимера с тепловым расширением и сжимаемостью роль конфигурационных функций состояния играют U\ и Si. Это следует из того, что нарастание высокоэластичности резины определяется изменением последних, а условием идеальности является не (ди/дК)рт = 0, а (ЙУ,/<ЭА,)Р.Т = 0.[5, С.72]
Чтобы вскрыть физический смысл величин U\, Si, определяющих уравнение состояния резины, рассмотрим воображаемую резину без теплового расширения (|i = 0) и сжимаемости (/( = 0). Для нее С/1 = U, Si = S и соотношения (III. 24) и (III. 31) совпадают. В этом случае под U и S следует понимать конфигурационные энергию и энтропию, обусловленные изменением конформа-ции молекулярных цепей при высокоэластической деформации. (Напомним, что изменение конформаций цепей при деформации приводит к изменению конфигурации системы в целом). Для реальной резины с тепловым расширением и сжимаемостью роль конфигурационных функций состояния играют У! и Si. Это следует из того, что нарастание высокоэластичности резины определяется изменением U\ и Sb а условием идеальности является не (ди/дК)р,т = 0, a (dUi/dX)p,T = 0.[4, С.118]
ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ МЕХАНИКА СТУДЕНТАМ!!! Задачи по теоретической механике из сборника курсовых работ под редакцией А.А. Яблонского, Кепе, Диевского. Быстро, качественно, все виды оплат, СМС-оплата.
А также: Готовые решения задач по теормеху из методичек Тарга С.М. 1988 и 1989 г. и задачника Мещерского. Решение любых задач по термеху на заказ.
Если Вам нужны решения задач по Физике из методички Чертова А.Г. для заочников, а также решебнки: Прокофьева, Чертова, Воробьёва и Волькинштейна. Решение любых задач по физике и гидравлике на сайте fiziks.ru
Что самое приятное на любом из этих сайтов Вы можете заказать решение задач по другим предметам: химия, высшая математика, строймех, сопромат, электротехника, материаловедение, ТКМ и другие.