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::: 橡膠彈性 - 教育百科
國家教育研究院辭書
基本資料
英文: rubber elasticity
作者: 邱文英
日期: 2002年12月
出處: 力學名詞辭典
辭書內容
名詞解釋:
  高分子彈性體,因受力F而伸長dℓ,由熱力學第一及第二定律,在恆溫下有下列關係式:
  
  上式中,U為內能;S為熵;T為溫度。
  對橡膠而言,恆溫下內能的變化很小,(∂U/ ∂ℓ)T項可忽略,因此張力(F)是由熵的變化所主導,即:
  
  第(1)式中,F及T均為正值,因此(∂S/ ∂ℓ)T必須是負值,表示當橡膠被伸張時,分子鏈向拉伸方向排列,使熵減小。反之,當張力消失時,橡膠收縮,使熵增加。換句話說,彈性體如被加熱,則引起收縮;如被冷卻,則反會伸長。上面所述現象,稱為熵彈性,張力隨溫度的增加而增加。
  對高分子橡膠而言,分子鏈呈雜亂捲曲狀(random coil),其分子鏈兩端間距離分佈可近似高斯(Gaussian)分佈,則當材料被引張時,依統計力學,同導出材料的熵變化為:
  
  第(2)式中,k為波茲曼常數;α為延伸比;N為每單位體積內的分子鏈數目。
  將(2)式代入(1)式,可得:
  
  第(3)式表示張力(F)和延伸比(α)及溫度(T)的關係,稱為理想的橡膠彈性。
  實際上橡膠的彈性,尤其是在高延伸比時,與理想橡膠彈性有差距,主要的影響因素有交聯密度、鏈糾纏(entanglement)、添加劑及拉伸誘發結晶等。
資料來源: 國家教育研究院_橡膠彈性
授權資訊: 資料採「 創用CC-姓名標示- 禁止改作 臺灣3.0版授權條款」釋出
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