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為什麽拉伸和釋放會改變橡皮筋的溫度?

2024-02-29資訊

為什麽拉伸和釋放會改變橡皮筋的溫度?

橡皮筋是用橡膠制成的,橡膠主要由長鏈分子聚合物組成。當橡皮筋處於松弛狀態時,這些長鏈分子相互纏繞在一起。當橡皮筋處於拉伸狀態時,這些相同的聚合物會展開並變直。

當我們拉伸橡皮筋時,橡皮筋內的聚合物展開、變直,這其實是降低了分子的熵。相反,當橡皮筋被松開時,它處於高熵狀態,導致收縮的彈力被稱為熵力。顯然,作用在聚合物上的熵力在抵抗拉伸,所以當我們拉動橡皮筋時,我們就是在對材料做功。拉伸這個動作為橡皮筋提供能量,其中一些能量會導致聚合物移動得更快,但其余能量會以熱量的形式釋放出來,使橡皮筋變熱。而當我們松開橡皮筋時,聚合物必須做一定程度的功來克服原本保持它們拉直的力。執行這項工作的能量來自周圍的空氣和高振動聚合物所產生的熱量。隨著聚合物恢復到高熵狀態時,熱量也會被消耗。因此一旦橡皮筋恢復到正常放松的狀態,它就會降溫(甚至比周圍空氣溫度還低)。