Білім және ғылым
жүктеу/скачать 2,97 Mb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- Температура өткізгіштік
| 5.48-сурет. Кристалдық (1) және аморфтық (2) полимерлердің жылу өткізгіштігінің температураға тәуелділігі
λ = 1/ 3 СV ·Vор·lор Аморфты және кристалды полимерлердің құрылымдық реттілігі әртүрлі болғандықтан олардың фонондарының еркін жолының қашықтықтары да бірдей болмайды. Фонондардың еркін жолының орташа ұзындығы төменірек температурада атомдар мен молекулалардың аралық орташа қашықтығымен салыстырғанда біршама жоғары. Бұл кезде λ шамасы түрлі байланыспен сипатталады: фонондардың өзара байланысы (фонон-фонон) және фонондардың полимерде кездесетін ақаулармен байланысы. Құрылымдық бөліктердің тербелісі бір- лескен болып есептеледі. Жылу өткізгіштіктің температураға тәуелділігі полимерлердің физикалық күйіне байланысты. Кристалды полимерлердің λ = f (Т) графигі Сv = f (Т) тәуелділігі сияқты, максимум арқылы өтетін қисық сызықпен өрнектеледі (5.48-сурет). Максимумға сәйкес температураға дейінгі төмен температурада (30 К дейін) жылу өткізгіштік кристалл шекараларындағы фонондардың ауысуымен сипатталады, оның температураға тәуелділігі λ= T3 заңдылығымен өзгереді (1 аймақ). Одан жоғары температурада фонондар саны артып, олардың арасындағы өзара байланыс күшейеді, еркін жол ұзындығы азайып, жылу өткізгіштік күрт төмендейді. 100-200 К температурада қызған фонондар саны өте көбейеді, ℓор шамасы өте аз, іс жүзінде температураға тәуелсіз, ал жылу өткізгіштік λ = 1/T болады (2 аймақ). Сонымен, нақты кристалдарда жылудың тасымалы фонондардың кристалдар ішінде және кристалл шекараларында таралуы арқылы жүреді. Кристалды полимерлердің жылу өткізгіштігі фонондардың кристалл ақауларында шашырауынан біршама төмен болады. Шыны тәріздес полимерлердің жылу өткізгіштігінің температураға тәуелділігі де фонон теориясына бағынады, бірақ λ = f (Т) тәуелділігінің өзгерісі біркелкі емес (5.48-сурет, 2-қисық). Төменірек температурада полимерлердің жылу өткізгіштігі кристалды полимерден едәуір аз, себебі олардың бергі реттілік құрылымы фонондардың шашырауына себепші болады. Сонымен қатар, қатаң арғы реттілік болмағандықтан фонондардың шашырауы да біртекті болмайды, яғни белгілі бір флуктуация пайда болып, фонондардың шашырауы одан да артады. Тш -дан жоғары температурада, жоғары эластикалық күйде, полимердің жылу өткізгіштігі аздап төмендейді, себебі қатты дене мен сұйықтардың жылу тасымалының механизмі әртүрлі. Қатты денелерде (кристалл және аморф) энергия тасымалы фонондардың таралуынан жүрсе, жоғары эластикалық күйде энергия, сұйықтардағы сияқты, молекулаішілік және молекулааралық әсерлесу арқылы тасымалданады. Температура артқан сайын энергияның молекулааралық байланыстар арқылы берілу ықтималдығы азаяды да, жылу өткізгіштік төмендейді. Жартылай кристалданған полимерлердің жылу өткізгіштігі оның кристалдық дәрежесіне байланысты. Кристалдану дәрежесі төмен (К < 0,4) полимерлердің жылу өткізгіштігі аморфты полимерлердей температура артқанда, жатық бөлікке жеткенше өсе береді. Кристалдану дәрежесі жоғары (К > 0,7) болса, жылу өткізгіштіктің температуралық тәуелділігі полимердің кристалл бөлігімен сипатталады да, балқу температурасына дейін жоғарылап, балқыған- нан кейін күрт төмендейді. Молекулаішілік және молекулааралық жылу өткізгіштіктердің арасында елеулі айырмашылық болғандықтан молекулалық масса λ шамасына әсер етеді. Молекулалық масса өскен сайын молекулаара- лық байланыстардың үлесі арта түседі, осы байланыстар арқылы өтетін энергия тасымалы, демек жылу сыйымдылық та артады. Макромолекулалардың тармақталуы, бүйіріндегі орынбасарлар көлемінің артуы энергияның берілуіне қосымша кедергі жасап, жылу сыйымдылығын төмендетеді. Әртүрлі жолмен полимер тізбектерінің физикалық жанасу мүмкіндігі өсіп, жылу өткізгіштік артады. Мысалы, техникалық көміртегімен толтырылған резеңкенің жылу өткізгіштігі бастапқы каучуктен 2 еседей артық. Толтырғыштардың λ-ға әсері олардың бөлшектерінің мөлшері мен пішініне, полимер матрицасы бойына таралуымен және полимер тізбегімен қаншалықты әсерлесетініне байланысты. Полимерді көбіктендірсе, керісінше оның жылу өткізгіштігі төмендейді. Сондықтан да полимерлік кеуекті материалдар бағалы жылу изоляторы болып саналады. Бағдарланған полимерлерде жылу өткізгіштің анизотропиясы байқалады, яғни бағдарлану бағытына параллель және перпендикуляр бағытта жылу өткізгіштік әртүрлі болады. Әдетте, анизотропия құбылысы аморфты полимерлерге қарағанда кристалды полимер- лерде айқынырақ байқалады. Фазалық ауысу үдерісі де (кристалдану мен балқу) полимердің жылу сыйымдылығына әсер етеді. Кристалданғанда полимердің жылу өткізгіштігі артады және кристалдық дәрежесі неғұрлым көп болса, λ-ның өзгерісі де соғұрлым елеулі, керісінше кристалдар балқығанда, жылу өткізгіштік күрт төмендеп, аморфты полимерлерге тән тұрақты шамаға жетеді. Температура өткізгіштік Температура өткізгіштік деп стационар емес температуралық жағдайда жылу ағыны әсерінен материал температурасының өзгеру жылдамдығын айтады. Температура өткізгіштік а коэфицентімен анықталады: a жүктеу/скачать 2,97 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|