高分子物理(北京化工大学)6-1.pptVIP

第六章 橡胶弹性 本章的教学内容、要求和目的 第十六讲 描述力学行为的基本物理量及橡胶弹性的热力学分析 高分子三大材料发展史 Rubber products What is rubber? The definition of rubber 高弹性的本质 PB cross-linked Crosslinking is when individual polymer chains are linked together by covalent bonds to form one giant molecule. Molecular movements 高弹性特点 6.1 形变类型 Easy to handle The concept of Strain and Stress Basic concept Schematics of simple elongation Stress 应力 ? Strain 应变 Tensile modulus 拉伸模量 or Young’s modulus 杨氏模量 Shear 剪切 剪切应变 ? Shear modulus and compliance in shear 剪切模量和剪切柔量 Compression 压缩 压缩应变 Compression strain The relationship between Young’s modulus E, shear modulus G and compression modulus B Possion ratios for different polymers E, G, B and ? 6.2 Thermodynamical analysis of rubber elasticity 橡胶的热力学分析 First law of thermodynamics 等温等压拉伸 According to Gibbs function ——吉布斯函数 Making derivation 求导数 恒温恒压， i.e. T, P不变，dT=dP=0 G为状态函数，改变求导顺序不影响结果 Substitute (16) into (7’) f-T Curve Similar to which type of materials? 外力作用引起熵变 热量变化 本讲小结 dU=dQ-dW dU – 体系内能Internal energy变化 dQ – 体系吸收的热量 dW – 体系对外所做功 PdV fdl 膨胀功PdV 和拉伸功 fdl dW =PdV-fdl 假设过程可逆 dQ=TdS 热力学第二定律 橡胶在等温拉伸中体积不变， 即dV=0 dU =TdS+fdl 对l求偏导 dU =TdS-PdV+fdl 内能变化 熵变化 G=H-TS Josiah Willard Gibbs (1839~1903) H=U+PV H、T、S分别为系统的焓Enthalpy、热力学温度Temperature和熵Entropy 焓是一种热力学体系，对任何系统来说，焓的定义为： U为系统的内能；P为系统的压力，V为系统的体积 dG=dU+PdV+VdP-TdS-SdT dG=VdP-SdT+fdl G=U+PV-TS dU =TdS-PdV+fdl 恒压恒长， i.e. P, l不变, dP=dl=0 Therefore ——橡胶的热力学方程 结果：各直线外推到T=0时，几乎都通过坐标的原点 橡胶弹性与 弹性相似，都是 弹性，弹性模量随温度升高而 。 气体 液体 固体 橡胶弹性是熵弹性 回弹动力是熵增 fdl =-TdS 拉伸 dl0, dS0 dQ0 拉伸放热 回缩 dl0, dS0 dQ0 回缩吸热 dU=0 dV=0 dU =TdS-PdV+fdl fdl =-dQ dQ=TdS * * 本章学时：4 教学内容： （1）橡胶弹性的特点；（2）橡胶状态方程。 重点及要求： 掌握橡胶弹性的特点、本质及在受力状态下的应力、应变、温度和分子结构之间相互关系。 教学目的：通过本章的学习，可以全面理解和掌握橡胶弹性产生的原因、条件及特点，建立和使用橡胶状态方程,指导橡胶的使用和加工。 本讲内容： 描述力学行为的基本物理量 应力与应变 模量与泊松比 橡胶弹性的特点及其热力学分析 Polymer Materials Plastic Rubber Fiber Celluloid First one First one First one Nature Rubber Nitrocellulose Nature rubber-PIP Synthesize rubber Rubber is also called elastomer弹性体.