Флуктуация - тепловая энергия
Cтраница 4
Адгезионная прочность, как и прочность гомогенных твердых тел [2, 3], имеет кинетическую природу. Элементарный акт разрушения адгезионного соединения имеет локальный характер и развивается по термо-флуктуационному механизму. Разрушение молекулярных связей совершается за счет флуктуации тепловой энергии, а механические напряжения, действующие в соединении и приложенные извне, снижают потенциальный барьер, активируют процесс разрыва и затрудняют или исключают процессы рекомбинации разорванных связей. Накопление нарушений сплошности приводит в конечном итоге к макроскопическому разрушению. В соответствии с этими представлениями, адгезионная прочность характеризуется не только сопротивлением разрушению, но и длительностью действия разрушающей нагрузки. Поэтому при измерении кратковременной адгезионной прочности важна скорость нарастания разрушающего напряжения. На адгезионную прочность ( в соответствии с кинетической концепцией) оказывает влияние и температура испытания; важную роль играет масштабный фактор и размеры образцов. [46]
В самом деле, если на полимерное тело действует сила, то его разрушение при температурах выше Тс возможно либо путем перемещения линейных макромолекул или их ассоциатов друг относительно друга, либо путем разрыва самих макромолекул. Первый механизм реализуется, когда суммарное противодействие сил Ван-дер - Ваальса ( суммирующихся по длине макромолекул) меньше противодействия разрушению химических связей по цепи. Противодействие сил Ван-дер - Ваальса существенным образом определяется флуктуациями тепловой энергии. Например, при вязком течении ( при Т Тт) в основном реализуется механизм скольжения сегментов цепных молекул друг относительно друга. Однако при температурах ниже Тг чем больше длина макромолекул, тем чаще суммарная энергия связей межмолекулярного взаимодействия по цепи превышает энергию наиболее слабой химической связи в самой макромолекуле. [47]
На процесс разрушения влияют такие внешние факторы, как скорость деформирования, температура, характер напряженного состояния, действие агрессивных сред и поверхностно-активных веществ. С увеличением скорости деформирования прочность тел, как правило, возрастает. Это объясняется, по-видимому, тем, что разрушению способствуют флуктуации тепловой энергии, приводящие к нарушению связей, которые препятствуют разделению образца на части. Установлено, что практически для всех материалов наблюдается временная зависимость прочности. [48]
Средний запас тепловой энергии 1 моль этана при вращении вокруг простой связи ( одна степень свободы) равен kT, что при 300 К составляет всего 2 51 кДж / моль. Очевидно, что вращение вокруг связи С-С заторможено и оказывается возможным лишь благодаря флуктуациям тепловой энергии. Наличие флуктуации тепловой энергии помогает преодолеть потенциальный барьер вращения вокруг химических связей. [49]
Получим прямую, наклон которой дает возможность рассчитать U. По аналогии с химическими реакциями, где таким же образом вычисляется энергия активации химической реакции, в данном случае U названа энергией активации вязкого течения. Энергия активации вязкого течения определяет ту энергию, которую сегмент должен получить в результате флуктуации тепловой энергии и которая необходима для отрыва сегмента от окружающих его соседей. [50]
Поскольку разрушение представляет собой процесс преодоления сил взаимодействия между элементами структуры материала, то в принципе закономерности, которым подчиняется этот процесс, должны быть общими независимо от того, происходит ли разрушение под действием внешних механических, электрических сил или сил иной природы. Принципиально важным, по нашему мнению, является то, что разрушающим внешним силам способствуют флуктуации тепловой энергии. [51]
 |
Схема распространения скольжения вследствие движения дислокации, возникшей из источника Франка - Рида. [52] |
Дислокации могут возникнуть и от других причин. Например, вследствие подвижности вакансий может образоваться некоторый вакантный участок слоя; тогда остальная часть этого слоя может играть роль экстраплоскости ( избыточной плоскости) дислокации при условии, что все вакансии будут заняты атомами соседних слоев и вакантная часть слоя последовательно сможет передвигаться к поверхности. Дислокации могут возникать и вблизи трещин, а следовательно, и концентраций напряжений при сочетании с флуктуацией тепловой энергии атомов. [53]
 |
Температурная зависимость светочувствительности фотографического слоя при экспонировании. [54] |
При высоких температурах эти затруднения отпадают, но возникают другие. Очевидно, чем менее глубока энергетическая яма и чем выше температура, тем больше вероятность того, что электрон в результате флуктуации тепловой энергии покинет яму и возвратится в зону проводимости. Полагая, что энергия активации выхода электрона из энергетической ямы больше энергии активации ионной проводимости ( которая равна 3 4 - Q5 ккал / молъ, или 14 2 - 39 7 кДж / моль), становится понятно, что с увеличением температуры возрастает вероятность того, что электрон покинет яму и возвратится в зону проводимости раньше, чем ионы Ag нейтрализуют заряд и дадут начало образованию частицы скрытого изображения. [55]
Однако картина кардинальным образом изменяется, если температура повышается настолько, что нити легко выдергиваются из жидкости вследствие ее малой вязкости. При этом за время действия силы флуктуациями тепловой энергии будет разорвано столько связей, что прочность нитей превысит суммарную прочность связей межмолекулярного взаимодействия вдоль цепей. Механизм разрушения системы, сопровождающийся разрушением межмолекулярных связей, может быть реализован и при низкой температуре, только нити следует вытягивать с очень малой скоростью, при которой даже при низкой температуре за счет флуктуации тепловой энергии было бы разорвано такое число межмолекулярных связей, что их суммарная прочность стала меньше прочности нитей. [56]
Этот метод принят при характеристике прочности разрушающим напряжением. В последнем случае напряжение связи всегда непрерывно возрастает и характер изменения локального усилия не определяет принятый механизм раррушентш, ш г как локальное напряжение при этом виде испытания должно увеличиваться и тогда, когда причиной разрыва связей являются флуктуации тепловой энергии. [57]
Средний запас тепловой энергии 1 моль этана при вращении вокруг простой связи ( одна степень свободы) равен kT, что при 300 К составляет всего 2 51 кДж / моль. Очевидно, что вращение вокруг связи С-С заторможено и оказывается возможным лишь благодаря флуктуациям тепловой энергии. Наличие флуктуации тепловой энергии помогает преодолеть потенциальный барьер вращения вокруг химических связей. [58]
MlvjMn 2, различия в молекулярных массах и размерах клубков значительны. Чем больше молекулярная масса, тем легче деформировать клубок, тем большую долю в общей деформации составляет ее высокоэластическая составляющая. При достижении определенной скорости деформации, когда величина эластической деформации расплава еще невелика, большие молекулярные клубки ( большая молекулярная масса) могут уже достичь критической шеличины деформации. При этом сегменты большого клубка теряют способность перемещаться под действием флуктуации тепловой энергии. Весь клубок перемещается как целое в массе более низкомолекулярных ( коротких) макромолекул. Затраты на внутреннее трение в такой как бы застекловавшейся молекуле снижаются, что приводит к общему снижению вязкости системы. [59]
Страницы: 1 2 3 4