Ključna razlika između energije deformacije i energije izobličenja je u tome što je energija deformacije povezana s volumetrijskom promjenom u sustavu, dok je energija izobličenja povezana s promjenom oblika sustava.
Pojmovi energija naprezanja i energija izobličenja povezani su s fizičkim sustavima. Možemo definirati gustoću energije deformacije u točki u čvrstoj tvari koristeći dvije odvojene komponente: energiju deformacije i energiju distorzije. Energija naprezanja povezana je s volumetrijskom promjenom sustava koji razmatramo, dok je energija izobličenja povezana s promjenom oblika.
Što je energija naprezanja?
Energija deformacije je elastična potencijalna energija koju žica može dobiti tijekom istezanja sa silom rastezanja. Energiju deformacije linearno elastičnih materijala možemo dati na sljedeći način:
U=½ Vσε
Gdje je U energija deformacije, σ je naprezanje, a ε deformacija. Kada razmatramo molekularno naprezanje u molekulama, možemo promatrati energiju naprezanja koja se oslobađa kada se konstitutivnim atomima dopusti da se preurede tijekom kemijske reakcije. Ovdje se vanjski rad izvršen na elastičnoj tvari koji uzrokuje njeno izobličenje iz svog nenapregnutog stanja pretvara u energiju deformacije. Energija deformacije je vrsta potencijalne energije. Možemo uočiti da se energija deformacije koja dolazi u obliku elastične deformacije može povratiti, ali u obliku mehaničkog rada.
Slika 01: Dijagram naprezanja i deformacije za duktilni materijal
Na primjer, ciklopropan ima toplinu izgaranja koja je vrlo visoka (veća od propana) za svaku dodatnu metilnu jedinicu (CH2 jedinica). Stoga spojevi koji imaju neuobičajeno velike energije deformacije uključuju tetraedre, propelane, klastere slične kubanu, fenestrane i ciklofane.
Što je energija izobličenja?
Energija distorzije je vrsta energije koja je odgovorna za promjenu oblika tvari. To je jedna od dvije komponente gustoće energije deformacije, dok je druga vrsta energije energija deformacije. Ovaj odnos možemo dati na sljedeći način:
Ud=Uo – Uh
Gdje je Ud gustoća energije deformacije, Uo je energija deformacije, a Uh je energija distorzije. Ovu jednadžbu možemo koristiti za izvođenje konačnog uvjeta kvara ovisno o Von-miseovoj teoriji.
Energiju izobličenja možemo opisati kao veličinu koja opisuje povećanje gustoće slobodne energije tvari kao što je tekućina ili kristal. Ova promjena slobodne energije događa se zbog izobličenja jednoliko poravnate konfiguracije tvari. Ovaj izraz je također poznat kao Franckova slobodna energija, nazvana po znanstveniku Fredericku Charlesu Franku.
Koja je razlika između energije naprezanja i energije izobličenja?
Postoje dvije komponente gustoće energije deformacije čvrste tvari: energija deformacije i energija distorzije. Energija deformacije je elastična potencijalna energija koju žica može dobiti tijekom istezanja sa silom rastezanja, dok je energija distorzije vrsta energije koja je odgovorna za promjenu oblika tvari. Ključna razlika između energije naprezanja i energije izobličenja je u tome što je energija naprezanja povezana s volumetrijskom promjenom u sustavu, dok je energija izobličenja povezana s promjenom oblika sustava. Štoviše, jednadžba za energiju deformacije je U=½ Vσε, gdje je U energija deformacije, σ naprezanje, a ε deformacija. Dok je jednadžba za energiju distorzije Ud=Uo – Uh gdje je Ud gustoća energije deformacije.
Sljedeća infografika sažima razlike između energije deformacije i energije distorzije u tabličnom obliku.
Sažetak – energija naprezanja u odnosu na energiju izobličenja
Postoje dvije komponente gustoće energije deformacije čvrste tvari koje se nazivaju energija deformacije i energija distorzije. Ključna razlika između energije naprezanja i energije izobličenja je u tome što je energija naprezanja povezana s volumetrijskom promjenom u sustavu, dok je energija izobličenja povezana s promjenom oblika sustava.
