Pagrindinis skirtumas tarp deformacijos energijos ir iškraipymo energijos yra tas, kad deformacijos energija yra susijusi su sistemos tūrio pokyčiu, o iškraipymo energija yra susijusi su sistemos formos pasikeitimu.
Sąvokos „įtempimo energija ir iškraipymo energija“yra susijusios su fizinėmis sistemomis. Mes galime apibrėžti deformacijos energijos tankį kietos medžiagos taške, naudodami du atskirus komponentus: deformacijos energiją ir iškraipymo energiją. Įtempimo energija yra susijusi su nagrinėjamos sistemos tūriniu pokyčiu, o iškraipymo energija yra susijusi su formos pasikeitimu.
Kas yra įtampos energija?
Įtempimo energija yra tamprioji potenciali energija, kurią viela gali įgyti pailgėjimo metu su tempimo jėga. Linijiškai elastingų medžiagų deformacijos energiją galime pateikti taip:
U=½ Vσε
Kur U yra deformacijos energija, σ yra įtempis, o ε yra deformacija. Nagrinėdami molekulių įtempimą molekulėse, galime stebėti deformacijos energiją, išsiskiriančią, kai cheminės reakcijos metu sudedamiesiems atomams leidžiama persitvarkyti. Čia išorinis darbas, atliktas su elastine medžiaga, dėl kurio ji iškraipoma iš neįtemptos būsenos, virsta įtempimo energija. Įtempimo energija yra potencialios energijos rūšis. Galime pastebėti, kad deformacijos energija, atsirandanti elastinės deformacijos pavidalu, yra atkuriama, bet mechaninio darbo forma.
01 pav. Įtempių ir deformacijų diagrama kaliajai medžiagai
Pavyzdžiui, ciklopropano degimo šiluma yra labai didelė (didesnė nei propano) kiekvienam papildomam metilo vienetui (CH2 vienetui). Todėl junginiai, turintys neįprastai didelę deformacijos energiją, yra tetraedranai, propelenai, į kubaną panašios sankaupos, fenestranai ir ciklofanai.
Kas yra iškraipymo energija?
Iškraipymo energija yra energijos rūšis, atsakinga už medžiagos formos pasikeitimą. Tai yra vienas iš dviejų deformacijos energijos tankio komponentų, o kitas energijos tipas yra deformacijos energija. Šį ryšį galime pateikti taip:
Ud=Uo – Uh
Kur Ud yra deformacijos energijos tankis, Uo yra deformacijos energija, o Uh yra iškraipymo energija. Galime naudoti šią lygtį, kad gautume galutinę nesėkmės sąlygą, priklausomai nuo Von-mise teorijos.
Iškraipymo energiją galime apibūdinti kaip dydį, apibūdinantį medžiagos, pvz., skysčio ar kristalo, laisvosios energijos tankio padidėjimą. Šis laisvos energijos pokytis atsiranda dėl tolygiai suderintos medžiagos konfigūracijos iškraipymų. Šis terminas taip pat žinomas kaip laisva Franko energija, pavadinta mokslininko Frederiko Charleso Franko vardu.
Kuo skiriasi deformacijos energija ir iškraipymo energija?
Yra du kietosios medžiagos deformacijos energijos tankio komponentai: deformacijos energija ir iškraipymo energija. Įtempimo energija yra elastinga potenciali energija, kurią viela gali įgyti pailgėjimo metu su tempimo jėga, o iškraipymo energija yra energijos rūšis, atsakinga už medžiagos formos pasikeitimą. Pagrindinis skirtumas tarp deformacijos energijos ir iškraipymo energijos yra tas, kad deformacijos energija yra susijusi su sistemos tūrio pokyčiu, o iškraipymo energija yra susijusi su sistemos formos pasikeitimu. Be to, deformacijos energijos lygtis yra U=½ Vσε, kur U yra deformacijos energija, σ yra įtempis ir ε yra deformacija. Tuo tarpu iškraipymo energijos lygtis yra Ud=Uo – Uh, kur Ud yra deformacijos energijos tankis.
Toliau pateiktoje infografikoje lentelės pavidalu apibendrinami skirtumai tarp deformacijos energijos ir iškraipymo energijos.
Santrauka – įtempimo energija prieš iškraipymo energiją
Yra du kietos medžiagos deformacijos energijos tankio komponentai, vadinami deformacijos energija ir iškraipymo energija. Pagrindinis skirtumas tarp deformacijos energijos ir iškraipymo energijos yra tas, kad deformacijos energija yra susijusi su sistemos tūrio pokyčiu, o iškraipymo energija yra susijusi su sistemos formos pasikeitimu.
