Avainero venymäenergian ja säröenergian välillä on se, että venymäenergia liittyy järjestelmän tilavuuden muutokseen, kun taas säröenergia liittyy järjestelmän muodon muutokseen.
Termit, jännitysenergia ja säröenergia liittyvät fyysisiin järjestelmiin. Voidaan määrittää jännitysenergiatiheys kiinteän aineen pisteessä käyttämällä kahta erillistä komponenttia: jännitysenergiaa ja vääristymäenergiaa. Venymäenergia liittyy tarkastelemamme järjestelmän tilavuusmuutokseen, kun taas vääristymäenergia liittyy muodonmuutokseen.
Mitä on jännitysenergia?
Ventymäenergia on elastinen potentiaalienergia, jonka lanka voi saada venymisen aikana venytysvoimalla. Voimme antaa lineaarisesti elastisten materiaalien venymäenergian seuraavasti:
U=½ Vσε
Missä U on jännitysenergia, σ on jännitys ja ε on jännitys. Kun tarkastellaan molekyyleissä olevaa molekyylikantaa, voidaan havaita jännitysenergian vapautuminen, kun ainesosien atomien annetaan järjestyä uudelleen kemiallisen reaktion aikana. Tässä elastiselle aineelle tehty ulkoinen työ, joka aiheuttaa sen vääristymisen jännittämättömästä tilastaan, muuttuu jännitysenergiaksi. Jännitysenergia on eräänlainen potentiaalienergia. Voimme havaita, että jännitysenergia, joka tulee elastisena muodonmuutoksena, on palautettavissa, mutta mekaanisen työn muodossa.
Kuva 01: Jännitys vs. venymä -kaavio sitkeälle materiaalille
Esimerkiksi syklopropaanin palamislämpö on erittäin korkea (korkeampi kuin propaani) jokaista lisämetyyliyksikköä (CH2-yksikköä) kohti. Siksi yhdisteitä, joilla on epätavallisen suuri jännitysenergia, ovat tetraedraanit, propellaanit, kuubaanimaiset klusterit, fenestraanit ja syklofaanit.
Mitä on vääristymäenergia?
Väröenergia on eräänlainen energia, joka on vastuussa aineen muodon muutoksesta. Se on toinen jännitysenergiatiheyden kahdesta komponentista, kun taas toinen energiatyyppi on jännitysenergia. Voimme antaa tämän suhteen seuraavasti:
Ud=Uo – Uh
Missä Ud on jännitysenergiatiheys, Uo on jännitysenergia ja Uh on vääristymäenergia. Voimme käyttää tätä yhtälöä epäonnistumisen lopullisen ehdon johtamiseen Von-mise-teoriasta riippuen.
Voimme kuvata säröenergiaa suurena, joka kuvaa aineen, kuten nesteen tai kiteen, vapaan energian tiheyden kasvua. Tämä vapaan energian muutos johtuu aineen tasaisesti kohdistetusta konfiguraatiosta aiheutuvista vääristymistä. Tämä termi tunnetaan myös nimellä Franck-vapaa energia, joka on nimetty tiedemies Frederick Charles Frankin mukaan.
Mitä eroa jännitysenergialla ja säröenergialla on?
Kiinteän aineen jännitysenergiatiheydessä on kaksi komponenttia: venymäenergia ja vääristymäenergia. Venymäenergia on elastinen potentiaalienergia, jonka lanka voi saada venymisen aikana venytysvoimalla, kun taas vääristymäenergia on energiatyyppi, joka on vastuussa aineen muodon muutoksesta. avainero venymäenergian ja säröenergian välillä on se, että venymäenergia liittyy järjestelmän tilavuuden muutokseen, kun taas vääristymäenergia liittyy järjestelmän muodon muutokseen. Lisäksi jännitysenergian yhtälö on U=½ Vσε, jossa U on venymäenergia, σ on jännitys ja ε on venymä. Vääristymisenergian yhtälö on Ud=Uo – Uh, missä Ud on jännitysenergian tiheys.
Seuraava infografiikka tiivistää venymäenergian ja vääristymäenergian väliset erot taulukkomuodossa.
Yhteenveto – jännitysenergia vs vääristymäenergia
Kiinteän aineen venymäenergiatiheydessä on kaksi komponenttia, joita kutsutaan venymäenergiaksi ja vääristymäenergiaksi. avainero venymäenergian ja säröenergian välillä on se, että venymäenergia liittyy järjestelmän tilavuuden muutokseen, kun taas vääristymäenergia liittyy järjestelmän muodon muutokseen.
