Ključna razlika med deformacijsko energijo in energijo popačenja je, da je deformacijska energija povezana z volumetrično spremembo v sistemu, medtem ko je energija popačenja povezana s spremembo oblike sistema.
Pojma deformacijska energija in popačena energija sta povezana s fizičnimi sistemi. Gostoto energije deformacije na točki v trdni snovi lahko definiramo z dvema ločenima komponentama: deformacijsko energijo in distorzijsko energijo. Energija deformacije je povezana z volumetrično spremembo sistema, ki ga obravnavamo, medtem ko je energija popačenja povezana s spremembo oblike.
Kaj je napetostna energija?
Energija deformacije je elastična potencialna energija, ki jo žica lahko pridobi med raztezanjem z raztezno silo. Energijo deformacije linearno elastičnih materialov lahko podamo na naslednji način:
U=½ Vσε
Kjer je U deformacijska energija, σ napetost in ε deformacija. Ko obravnavamo molekularno deformacijo v molekulah, lahko opazimo deformacijsko energijo, ki se sprosti, ko se sestavnim atomom dovoli, da se prerazporedijo med kemijsko reakcijo. Tu se zunanje delo, opravljeno na elastični snovi, ki povzroči, da je podvržena popačenju iz nenapetega stanja, spremeni v deformacijsko energijo. Deformacijska energija je vrsta potencialne energije. Opazimo lahko, da je deformacijska energija, ki pride v obliki elastične deformacije, obnovljiva, vendar v obliki mehanskega dela.
Slika 01: Diagram napetosti proti deformaciji za nodularni material
Na primer, ciklopropan ima zgorevalno toploto, ki je zelo visoka (višja kot pri propanu) za vsako dodatno metilno enoto (enota CH2). Zato spojine z neobičajno velikimi deformacijskimi energijami vključujejo tetraedre, propelane, kubanom podobne grozde, fenestrane in ciklofane.
Kaj je energija popačenja?
Energija popačenja je vrsta energije, ki je odgovorna za spremembo oblike snovi. Je ena od dveh komponent gostote deformacijske energije, medtem ko je druga vrsta energije deformacijska energija. To razmerje lahko podamo na naslednji način:
Ud=Uo – Uh
Kjer je Ud gostota energije deformacije, Uo energija deformacije in Uh energija popačenja. To enačbo lahko uporabimo za izpeljavo končnega pogoja za okvaro glede na Von-misejevo teorijo.
Energijo popačenja lahko opišemo kot količino, ki opisuje povečanje gostote proste energije snovi, kot je tekočina ali kristal. Ta sprememba proste energije se pojavi zaradi popačenj iz enakomerno poravnane konfiguracije snovi. Ta izraz je znan tudi kot Franckova prosta energija, poimenovana po znanstveniku Fredericku Charlesu Franku.
Kakšna je razlika med energijo deformacije in energijo popačenja?
Obstajata dve komponenti gostote energije deformacije trdne snovi: energija deformacije in energija popačenja. Energija deformacije je prožna potencialna energija, ki jo lahko žica pridobi med raztezanjem z raztezno silo, medtem ko je energija popačenja vrsta energije, ki je odgovorna za spremembo oblike snovi. Ključna razlika med energijo deformacije in energijo popačenja je, da je energija deformacije povezana z volumetrično spremembo v sistemu, medtem ko je energija popačenja povezana s spremembo oblike sistema. Poleg tega je enačba za deformacijsko energijo U=½ Vσε, kjer je U deformacijska energija, σ napetost in ε deformacija. Medtem ko je enačba za energijo popačenja Ud=Uo – Uh, kjer je Ud gostota energije deformacije.
Naslednja infografika povzema razlike med deformacijsko energijo in energijo popačenja v obliki tabele.
Povzetek – Energija deformacije proti energiji popačenja
Obstajata dve komponenti gostote energije deformacije trdne snovi, imenovani energija deformacije in energija popačenja. Ključna razlika med deformacijsko energijo in energijo popačenja je, da je deformacijska energija povezana z volumetrično spremembo v sistemu, medtem ko je energija popačenja povezana s spremembo oblike sistema.
