科别物理与太空科学作品名称橡胶键链结构与.PDF

臺灣二 O O 八年國際科學展覽會 科 別 ：物理與太空科學 作 品 名 稱 ：橡膠鍵鏈結構與自由能的關係 得 獎 獎 項 ：第二名 美國正選代表：美國第 59 屆國際科技展覽會 學校 / 作者 ：臺北市立第一女子高級中學 王韻筑 作者介紹 從小生長在山環水繞，步調悠閒的小城鎮，因而有更多觀察大自 然的機會。雖論不上張目對日，但明察秋毫是我一直以來的生活樂趣。 這次的研究，可以算是我人生中的第一個實驗，由於家人給予包容和 支持，讓實驗能夠成為我不可或缺的精神食糧，更在教授、學長、學 姊和老師的引領之下，幫助我學習到更深入思考與分析的能力，接近 物理這座美麗的殿堂。 摘要 受應力拉伸時，橡膠溫度明顯上升；縮放回原長，橡膠溫度驟降。由文獻得知橡膠內部 具有特殊的鍵鍊結構，在一般的情況下，交鏈分子糾結成一團，狀態複雜；受外力拉伸時， 交鏈分子依橡膠長度之增加而伸展，排列較為整齊，狀態之複雜度減小。 根據熱力學第一定律，當內能變化為零，則外力作功會造成能量變化。在定溫之下，橡 膠內能變化為零，當其受應力拉伸，使其內部交鏈分子排列複雜度降低，造成橡膠熵值減小， 而有能量（dQ=TdS ）的釋出。測量此一能量dQ 變化，即可計算出熵與狀態數之變化 Abstract The temperature of rubber rises as it is stretched, its temperature comes back again while it restores to its original length. It is known that the rubber is consisted of long-chain molecules, the long-chain molecules strangle each other at normal state, however, they become more order when the rubber is stretched. Based on the 1st law of thermodynamics dU=dQ+dW, The deformation caused by applied force supplies energy to the rubber and reduce its entropy, the heat dQ (=TΔS) released by the reduction of entropy causes the temperature rise of rubber as dU=0. We report the study on the correlation of thermal properties and the molecular network in rubber, from the measurements of temperature change, the changes of entropy and the changes of states＇ number were estimated. 壹、 研究動機 在偶然的機會下發現，當氣球被拉長，在拉伸過程中，氣球溫度明顯上升，若將氣球由 伸長狀態縮放回原本狀態，在收縮的過程中也可以明顯感受到氣球溫度下降。然而不清楚此 現象是否為感官上的錯覺，亦或是真實的現象，因此希望以較為科學的方法，設計一套完整 的實驗，並尋找適當的理論來深入探討。 貳、 研究目的 一、 降低樣品與環境間之散熱路徑，並測量其熱傳導係數以為實驗技術之改進 與數據分析之基礎。 二、 探討溫度變化與伸長倍數之函數關係。 三、 探討