Põhiline erinevus deformatsioonienergia ja moonutusenergia vahel on see, et deformatsioonienergia on seotud süsteemi mahumuutusega, samas kui moonutusenergia on seotud süsteemi kuju muutumisega.
Terminad pingeenergia ja moonutusenergia on seotud füüsiliste süsteemidega. Me saame määratleda deformatsioonienergia tiheduse tahke aine punktis, kasutades kahte eraldi komponenti: deformatsioonienergia ja moonutusenergia. Pingutusenergia on seotud vaadeldava süsteemi mahumuutusega, samas kui moonutusenergia on seotud kuju muutusega.
Mis on pingeenergia?
Veeldeenergia on elastne potentsiaalne energia, mida traat võib venitusjõuga pikenemise ajal omandada. Lineaarselt elastsete materjalide deformatsioonienergia saame anda järgmiselt:
U=½ Vσε
Kus U on deformatsioonienergia, σ on pinge ja ε on deformatsioon. Molekulide molekulaarset tüve arvesse võttes saame jälgida tüveenergiat, mis vabaneb, kui koostisaatomitel lastakse keemilise reaktsiooni käigus end ümber korraldada. Siin muutub elastse ainega tehtud väline töö, mis põhjustab selle pingestamata olekust moonutusi, pingeenergiaks. Tüveenergia on potentsiaalse energia liik. Võime täheldada, et elastse deformatsiooni kujul tekkiv deformatsioonienergia on taastatav, kuid mehaanilise töö vormis.
Joonis 01: plastilise materjali pinge ja deformatsiooni diagramm
Näiteks tsüklopropaani põlemissoojus on iga täiendava metüülühiku (CH2 ühik) puhul väga kõrge (kõrgem kui propaanil). Seetõttu on ebatavaliselt suure deformatsioonienergiaga ühendite hulka kuuluvad tetraeedraanid, propellaanid, kubaanilaadsed klastrid, fenestraanid ja tsüklofaanid.
Mis on moonutusenergia?
Moonutusenergia on teatud tüüpi energia, mis vastutab aine kuju muutumise eest. See on üks kahest deformatsioonienergia tiheduse komponendist, samas kui teine energiatüüp on deformatsioonienergia. Selle seose saame anda järgmiselt:
Ud=Uo – Uh
Kus Ud on deformatsioonienergia tihedus, Uo on deformatsioonienergia ja Uh on moonutusenergia. Seda võrrandit saame kasutada ebaõnnestumise lõpliku tingimuse tuletamiseks sõltuv alt Von-mise teooriast.
Moonutusenergiat saame kirjeldada kui suurust, mis kirjeldab aine, näiteks vedeliku või kristalli vaba energia tiheduse suurenemist. See vaba energia muutus toimub aine ühtlaselt joondatud konfiguratsioonist tulenevate moonutuste tõttu. Seda terminit tuntakse ka kui Francki vaba energiat, mis sai nime teadlase Frederick Charles Franki järgi.
Mis vahe on deformatsioonienergial ja moonutusenergial?
Tahke aine deformatsioonienergia tiheduses on kaks komponenti: deformatsioonienergia ja moonutusenergia. Tüveenergia on elastne potentsiaalne energia, mida traat võib venitusjõuga pikenemise ajal omandada, samas kui moonutusenergia on teatud tüüpi energia, mis vastutab aine kuju muutumise eest. Peamine erinevus deformatsioonienergia ja moonutusenergia vahel on see, et deformatsioonienergia on seotud süsteemi mahumuutusega, samas kui moonutusenergia on seotud süsteemi kuju muutumisega. Lisaks on deformatsioonienergia võrrand U=½ Vσε, kus U on deformatsioonienergia, σ on pinge ja ε on deformatsioon. Seevastu moonutusenergia võrrand on Ud=Uo – Uh, kus Ud on deformatsioonienergia tihedus.
Järgmine infograafik võtab tabeli kujul kokku erinevused deformatsioonienergia ja moonutusenergia vahel.
Kokkuvõte – pingeenergia vs moonutusenergia
Tahke aine deformatsioonienergia tihedusel on kaks komponenti, mida nimetatakse deformatsioonienergiaks ja moonutusenergiaks. Peamine erinevus deformatsioonienergia ja moonutusenergia vahel on see, et deformatsioonienergia on seotud süsteemi mahumuutusega, samas kui moonutusenergia on seotud süsteemi kuju muutumisega.
