고무 밴드를 늘리면 부피와 엔트로피가 감소하고 온도가 상승하는 반면, 고무 밴드가 이완되면 부피와 엔트로피가 증가하여 온도가 떨어집니다.
고무 밴드는 머리카락을 뒤로 묶는 것부터 감자 칩을 닫는 것에 이르기까지 모든 종류의 일상적인 작업에 유용하지만 이상한 고무 고리의 특성을 고려한 적이 있습니까? 예를 들어, 고무 밴드를 스트레칭 할 때는 얇아지고 색이 바뀌는 것처럼 보일뿐만 아니라 고무의 온도조차도 변화합니다! 반면에 고무 밴드를 풀고 정상적인 크기와 모양으로 돌아 가면 고무는 터치에 시원하게 느껴지고 색상은 정상으로 돌아갑니다.
고무 밴드 스트레칭 (사진 크레디트 :Yeti Studio/Shutterstock)
당신은 나를 믿지 않을 수도 있습니다. 그래서 가서 스스로 시도해 보면서 고무 밴드가 왜 그런 독특한 방식으로 행동하는지 알아보기 위해 돌아와서 돌아와서 다시 오십시오.
고무 밴드 란 무엇입니까?
고무 밴드는 크기, 두께, 강도 및 색상이 다양한 고무 고리이며 전 세계의 다양한 산업에서 사용됩니다. 고무 밴드는 일반적으로 합성 고무 제품보다 훨씬 우수한 탄성을 제공하기 때문에 유기농 고무로 만들어집니다. 매일 사용하는 고무는 종종 고무 나무 ( hevea brasiliensis 에서 나옵니다. ), 주로 태국과 인도네시아와 같은 동남아시아 국가에서 재배됩니다. 고무는 주로 장쇄 분자 인 중합체로 구성되어 있기 때문에 독특한 물질입니다.
고무 밴드 볼 (사진 크레딧 :Fabrikasimf/Shutterstock)
고무 밴드가 편안한 형태로 늘어나지 않으면 이러한 장쇄 분자는 서로 엉 키게됩니다. 고무 밴드가 뻗어있는 형태 일 때, 동일한 폴리머는 풀고 똑바로되게됩니다. 고무 밴드가 팽팽 해지면 색상은 종종 더 밝은 그늘, 심지어 흰색으로 바뀝니다. 고무 밴드를 계속 당기면 실제로 분자 자체를 스트레칭하고 있습니다. , 그것들을 직선으로 풀어주는 것이 아니라. 고무 밴드를 "탄성 범위"에서 "플라스틱 범위"로 밀지 않으면 밴드는 원래 형태로 완벽하게 돌아와야합니다. 그러나 고무 밴드를 너무 멀리 스트레칭하면 플라스틱 변형이 발생하고 결국 파쇄 지점에 도달합니다!
고무 밴드가 온도를 바꾸는 이유는 무엇입니까?
고무 밴드의 기본 물리적 특성을 이해하므로 고무 밴드의 예기치 않은 열역학적 거동으로 뛰어들 수 있습니다. 위에서 언급했듯이 고무 밴드는 뻗어있을 때 열을 줄이고 "정상적인"상태로 돌아갈 수있을 때 터치에 시원하게 느껴집니다. 많은 사람들이 열 방출을 에너지 변화와 연관시키는 반면, 정상 고무 손의 에너지와 스트레칭의 에너지에는 구체적인 차이는 없습니다. 그러나 엔트로피에는 차이가 있습니다!
고무 밴드를 늘리면 중합체를 정렬하고 모든 혼란스러운 엉킴을 제거합니다. 사실상, 당신은 분자의 엔트로피를 낮추고 있지만 우주는 엔트로피를 향해 이동하는 것을 선호합니다. 순서는 에너지와 노력이 필요하지만 엔트로피는 자연적인 물질 방향입니다. 고무 밴드가 고급 율법성 엉킴 및 매듭으로 방출되어 돌아 오면 수축이 엔트로피 힘으로 간주되는 탄성력!
분명히, 폴리머에 작용하는 엔트로피 힘은 뻗어있는 것에 저항하기를 원하기 때문에 고무 밴드를 잡아 당길 때 재료에 대한 작업을 수행하고 있습니다. 이것은 우리의 손가락이나 손이 고무 밴드에 에너지를 기여하고 있지만 폴리머를 풀어야 할 필요는 없습니다. 그 에너지 중 일부는 폴리머가 더 빠르게 움직일 수 있지만, 그 에너지의 나머지 부분은 열로 나옵니다. 우리는 명확하게 감지 할 수 있습니다 (뺨에 뻗은 고무 밴드를 잡아라!).
.이 과정의 반대로, 고무 밴드를 방출 할 때, 폴리머는 세력을 똑 바르게 유지하기 위해 일정 수준의 작업을 수행해야합니다. 이 작업을 수행하기위한 에너지는 열에서 비롯되며, 이는 폴리머의 높은 entropy 위치로의 복귀시 소비됩니다. 주변 공기와 고위성 폴리머로부터의 열을 이용하면 고무 밴드가 정상적이고 편안한 상태로 돌아 오면 (주변 공기보다 더 시원하게) 느껴질 것이다.
이것은 또한 고무 밴드에 대한 또 다른 기괴한 사실의 이유입니다. 차가운 온도 (혈관, 물, 금속 등)에 노출 될 때 대부분의 물질은 수축하고 워밍업시 확장되지만 고무 밴드는 반대 방식으로 행동합니다. 고무 밴드에 더 많은 열 에너지를 주면 엔트로피가 계속 증가하면서 엔트로피를 늘리고 감기에 노출하면 느슨해지고 스트레칭하고 확장됩니다!
최종 단어
다음에 머리카락을 포니 테일에 던질 때, 아마도 자물쇠 주위에 부주의하게 뻗어있는 고무 밴드에 대해 두 번 생각할 것입니다. 그들은 단순한 도구처럼 보일지 모르지만, 우리의 보편적 열역학 법칙에 대한 독특하고 매혹적인 시연을 나타냅니다. 당신은 인생이 혼란 스럽다고 생각할 수도 있지만, 손목의 고무 밴드에서 태양의 핵 심장까지 모든 것이 엔트로피 방향으로 향하고 있습니다!
