Visa fråga/svar

 

Kraft-Rörelse [15515]

Fråga:
Varför kyls ett spänt gummiband när spänningen upphör?
/Veckans fråga

Ursprunglig fråga:
Hej Om jag håller en tom ballong mot min läpp t.ex., känner jag en viss temperatur. Töjer jag sedan i ballongen och håller den mot läppen känner jag en högre temperatur. Låter jag sedan ballongen återgå till sin ursprungliga form känner jag direkt den ursprungliga temperaturen. Vad har skett?
/Ragnar J, Lärcentrum, Tanumshede

Svar:
Det går bra med ett gummiband också!

Gummi har ovanliga egenskaper och uppför sig så, se Natural_rubber#Elasticity . Uttänjning av gummi utvecklar värme och kontraktion kräver värme. Teoretiskt är det analogt med adiabatisk (utan värmeutbyte med omgivningen) expansion/kontraktion av en ideal gas - bara tvärt om (gasen värms vid kompression och kyls vid expansion).

För "vanliga" elastiska material (t.ex. metaller) lagras elasticitetsenergin elektrostatiskt. Det betyder att, bortsett för lite friktionsförluster, deformationsprocessen inte ändrar strukturen på materialet. Arbetet som går åt för att deformera materialet lagras som potentiell energi eftersom avståndet mellan atomerna ändras från det normala. Temperaturen ändras inte i processen (fortfarande bortsett från friktion).

Gummi har en annan stuktur. Det består av polymerer i form av långa trådar. Trådarna är i viloläget lösa och svänger som gitarrsträngar. När man spänner ett gummiband kan trådarna inte svänga längre. Trådarna avger sin kinetiska energi i form av värme. Gummibandet blir varmt. När spänningen tas bort sker det omvända: värme omvandlas till ordnade svängningar hos trådarna. Gummit kyls alltså ner. Elasticitetsenergin i gummi lagras alltså termiskt såväl som elektrostatiskt.

Experiment:
Häng upp en liten vikt i ett gummiband. Värm gummibandet med en hårtork och observera vad som händer. Till skillnad från de flesta material så blir gummibandet kortare med ökande temperatur. En del av värmeenergin får polymertrådarna i gummit att svänga mer, vilket medför att gummit kontraherar.

Nedanstående video demonstrerar på ett indirekt sätt denna negativa expansionskoefficient för gummiband:

Se även Elasticity_(physics) .
/Peter E

Nyckelord: elasticitet [4]; *vardagsfysik [62]; utvidgning [6];

*

 

 

Frågelådan innehåller 7286 frågor med svar.
Senaste ändringen i databasen gjordes 2018-08-13 14:09:29.


sök | söktips | Veckans fråga | alla 'Veckans fråga' | ämnen | dokumentation | ställ en fråga
till diskussionsfora

 

Creative Commons License

Denna sida från NRCF är licensierad under Creative Commons:
Erkännande-Ickekommersiell-Inga bearbetningar
.