Из формулы (I. 9) следует, что в средах, снижающих свободную поверхностную энергию, прочность уменьшается. Это было подтверждено опытами Обреимова19. Пользуясь формулой Гриффита, Берденников20 по критическому напряжению ак определил свободную поверхностную энергию стекла в вакууме и в воде.[4, С.18]
Поверхностная активность, т. о. способность понижать в результате адсорбции свободную поверхностную энергию — важнейшее общее свойство ПАВ. В случае обратимой (термодинамически равновесной) адсорбции количественным выражением поверхностной активности м. б. наибольшее значение производной поверхностного натяжения по концентрации, к-рое, в соответствии с адсорбционным ур-пием Гиббса, определяется наибольшим значением отношения поверхностного избытка (количества адсорбированного вещества) Г к равновесной концентрации с:[7, С.336]
Поверхностная активность, т. е. способность понижать в результате адсорбции свободную поверхностную энергию — важнейшее общее свойство ПАВ. В случае обратимой (термодинамически равновесной) адсорбции количественным выражением поверхностной активности м. б. наибольшее значение производной поверхностного натяжения по концентрации, к-рое, в соответствии с адсорбционным ур-нием Гиббса, определяется наибольшим значением отношения поверхностного избытка (количества адсорбированного вещества) Г к равновесной концентрации с:[11, С.334]
В полимерах механич. потери очень существенны. Так, в резинах и пластмассах они превышают свободную поверхностную энергию на несколько порядков. Даже при бесконечно медленном росте трещины, когда деформационные и динамич. потери исчезают, поверхностные потери, пропорциональные числу разорванных связей, сохраняют конечное значение и должны учитываться при применении теории А. Гриффита. Поэтому в ур-ние (2) вместо а вводят нек-рую характеристич. энергию разрушения а*, отнесенную к единице площади поверхности трещины и включающую как свободную поверхностную энергию, так и поверхностные потери.[8, С.114]
В полимерах механич. потери очень существенны. Так, в резинах и пластмассах они превышают свободную поверхностную энергию на несколько порядков. Даже при бесконечно медленном росте трещины, когда деформационные и динамич. потери исчезают, поверх-ностные потери, пропорциональные числу разорванных связей, сохраняют конечное значение и должны учитываться при применении теории А. Гриффита. Поэтому в ур-ние (2) вместо а вводят нек-рую характеристич. энергию разрушения ос*, отнесенную к единице площади поверхности трещины и включающую как свободную поверхностную энергию, так и поверхностные потери.[12, С.114]
Учтем, что при 'О = сго скорость роста микротрещины бесконечно мала и потери первого и второго вида равны нулю. Поэтому упругая энергия химической связи при ее разрыве переходит в свободную поверхностную энергию и затрачивается на поверхностные потери третьего вида 6(?з. Таким образом, в основе определения безопасного напряжения при кинетическом подходе, как и при термодинамическом подходе, лежит баланс энергии при разрушении. Так как при разрыве химической связи полимерной цепи образуются две новые микроплощадки свободной поверхности площадью ЯЯЛ, то[1, С.311]
Механические потери в полимерах, наблюдаемые в процессах деформации и разрушения, очень существенны для понимания разрушения. В эластомерах и пластмассах, например, механические потери при разрыве образца превышают свободную поверхностную энергию поверхностей разрыва на несколько порядков. Любой процесс разрушения твердых тел сопровождается механическими потерями, учитываемыми в конечном счете рассеянной теплотой Q [5; 6; 11.9; 11.11].[1, С.290]
Механический подход исходит из того, что в материале, прилегающем к вершине микротрещины при температуре выше Гхр, когда предел «текучести» (вынужденной высокоэластичности 0В) становится меньше перенапряжений в вершине микротрещины, происходят микропластические деформации, снижающие концентрацию напряжения. Часть работы разрушения твердого тела идет на микропластическую деформацию (механические потери первого вида). В связи с этим упругая энергия, идущая на разрушение твердого тела, возрастает. В этом подходе исходят из теории Гриффита и обобщают ее, вводя в формулу Гриффита вместо свободной поверхностной энергии а характеристическую энергию разрушения (или в дальнейшем — энергию разрушения) а*, которая включает и свободную поверхностную энергию, и механические потери. Под характеристической энергией разрушения а* понимается вся энергия, затрачиваемая на процесс разрушения при образовании единичной поверхности разрушения.[1, С.316]
Как отмечает Берри, исследования прочности полимеров развиваются в двух направлениях. Первое относится к механике разрушения и к энергетическому подходу исходя из работ Гриффита и модели упругого твердого тела с микротрещиной, т. е. рассматриваются макроэффекты разрушения. Второе направление относится к физике (кинетике) разрушения и рассматривает молекулярно-атомные механизмы и микромеханику разрушения. На Западе предпочитают первый подход (Гриффита), в СССР — второй (Жур-кова). Рассмотрим вначале результаты первого подхода к эластомерам. В этих опытах исследования механики разрушения проводились на образцах эластомеров и резин с искусственными надрезами. Методика испытания образцов с надрезом получила название испытания на раздир, который широко изучался в работах Ривлина и Томаса [12.1], Томаса [12.2] и других исследователей [12.3; 12.4; 82]. В процессе испытаний на раздир определялась энергия разрушения, которая зависела от заданной скорости движения зажимов. Энергия раздира включает свободную энергию образования новых поверхностей и механические потери, причем механические потери столь велики, что превышают свободную поверхностную энергию на много порядков. Эластомер считается тем прочней, чем большие затраты работы внешних сил требуются на раздир.[1, С.334]
Выделение тепла при адсорбции обусловлено тем, что адсорбируемое вещество уменьшает поверхностное натяжение а, следовательно и свободную поверхностную энергию AG[2, С.176]
По данным различных авторов56, величина энергии разрушения Тх э при 20 °С для полиметилметакрилата примерно равна 5-Ю6 эрг/см2 и для полистирола 9-Ю5 эрг/см2, что превышает свободную поверхностную энергию почти на четыре порядка. Кроме того, Боргвардт53 при ударных, а Свенсен66 при медленных разрушениях полимеров обнаружили максимумы на кривых температурных зависимостей энергии разрушения. Эти максимумы связаны с механическими потерями, наблюдаемыми при переходе полимеров из стеклообразного в высокоэластическое состояние. Это подтверждается сдвигом тех и других максимумов в сторону высоких температур при увеличении скорости разрушения;[4, С.26]
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.