تفاوت اصلی بین انرژی کرنش و انرژی اعوجاج این است که انرژی کرنش به تغییر حجمی در یک سیستم مربوط می شود، در حالی که انرژی اعوجاج به تغییر شکل یک سیستم مربوط می شود.
اصطلاحات، انرژی کرنش و انرژی اعوجاج مربوط به سیستم های فیزیکی است. ما می توانیم چگالی انرژی کرنش را در یک نقطه از یک ماده جامد با استفاده از دو جزء مجزا تعریف کنیم: انرژی کرنش و انرژی اعوجاج. انرژی کرنش مربوط به تغییر حجمی سیستم مورد نظر ما است، در حالی که انرژی اعوجاج مربوط به تغییر شکل است.
انرژی کرنش چیست؟
انرژی کرنش انرژی پتانسیل الاستیکی است که سیم می تواند در طول کشش با نیروی کشش به دست آورد. ما می توانیم انرژی کرنش مواد الاستیک خطی را به صورت زیر بدست آوریم:
U=½ Vse
جایی که U انرژی کرنش است، σ تنش و ε کرنش است. هنگامی که کرنش مولکولی در مولکول ها را در نظر می گیریم، می توانیم انرژی کرنش را مشاهده کنیم که وقتی اتم های تشکیل دهنده اجازه می دهند خود را در طی یک واکنش شیمیایی مرتب کنند. در اینجا، کار خارجی انجام شده روی یک ماده الاستیک که باعث اعوجاج آن از حالت بدون تنش می شود، به انرژی کرنش تبدیل می شود. انرژی کرنش نوعی انرژی پتانسیل است. می‌توان مشاهده کرد که انرژی کرنشی که به شکل تغییر شکل الاستیک می‌آید، قابل بازیافت است اما به صورت کار مکانیکی.
شکل 01: نمودار تنش در مقابل کرنش برای یک ماده انعطاف پذیر
برای مثال، سیکلوپروپان دارای حرارت احتراق بسیار زیاد (بیشتر از پروپان) برای هر واحد متیل اضافی (واحد CH2) است. بنابراین، ترکیباتی که انرژی‌های کرنش غیرمعمول زیادی دارند شامل تتراهدران‌ها، پروپلان‌ها، خوشه‌های کوبانی مانند، فنستران‌ها و سیکلوفان‌ها هستند.
انرژی اعوجاج چیست؟
انرژی اعوجاج نوعی انرژی است که مسئول تغییر شکل یک ماده است. این یکی از دو جزء چگالی انرژی کرنشی است، در حالی که نوع دیگر انرژی، انرژی کرنشی است. می توانیم این رابطه را به صورت زیر ارائه کنیم:
Ud=Uo – Uh
جایی که Ud چگالی انرژی کرنش است، Uo انرژی کرنش و Uh انرژی اعوجاج است. ما می توانیم از این معادله برای استخراج شرط نهایی شکست بسته به نظریه فون میز استفاده کنیم.
می توانیم انرژی اعوجاج را به عنوان کمیتی توصیف کنیم که افزایش چگالی انرژی آزاد ماده ای مانند مایع یا کریستال را توصیف می کند.این تغییر انرژی آزاد به دلیل انحرافات ناشی از پیکربندی یکنواخت یکنواخت ماده رخ می دهد. این اصطلاح به عنوان انرژی آزاد فرانک نیز شناخته می شود که به نام دانشمند فردریک چارلز فرانک نامگذاری شده است.
تفاوت بین انرژی کرنش و انرژی اعوجاج چیست؟
دو جزء چگالی انرژی کرنش یک ماده جامد وجود دارد: انرژی کرنش و انرژی اعوجاج. انرژی کرنش انرژی پتانسیل الاستیکی است که یک سیم می تواند در طول کشش با نیروی کشش به دست آورد در حالی که انرژی اعوجاج نوعی انرژی است که مسئول تغییر شکل یک ماده است. تفاوت اصلی بین انرژی کرنش و انرژی اعوجاج در این است که انرژی کرنش به تغییر حجمی در یک سیستم مربوط می شود، در حالی که انرژی اعوجاج به تغییر شکل یک سیستم مربوط می شود. علاوه بر این، معادله انرژی کرنش U=½ Vσε است، که در آن U انرژی کرنش، σ تنش و ε کرنش است. در حالی که معادله انرژی اعوجاج Ud=Uo – Uh است که در آن Ud چگالی انرژی کرنش است.
اینفوگرافیک زیر تفاوت‌های بین انرژی کرنش و انرژی اعوجاج را به شکل جدولی خلاصه می‌کند.
خلاصه - انرژی کرنش در مقابل انرژی اعوجاج
دو جزء چگالی انرژی کرنش یک ماده جامد وجود دارد به نام‌های انرژی کرنش و انرژی اعوجاج. تفاوت اصلی بین انرژی کرنش و انرژی اعوجاج در این است که انرژی کرنش به تغییر حجمی در یک سیستم مربوط می شود در حالی که انرژی اعوجاج به تغییر شکل یک سیستم مربوط می شود.
