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エントロピー弾性
2008/06/22 02:05
ゴム等の高分子弾性は金属等と違い、エントロピー弾性という法則に支配されていると知りました。以下解釈は正しいかアドバイスお願いします。
(1)ゴムの弾性率は金属等と逆で、絶対温度に比例する。(ガラス転移点以上）
(2)ゴムのガラス転移点は室温より低く、室温では流動(ゴム）状態である。
(3)上記より車のタイヤの剛性も温度が高い程高くなる。F1等でウォーミングアップランをするのはタイヤの剛性をあげる為。
(4)タイヤの剛性(硬さ）は冬季(低温）では下がり、夏季では上がる(硬くなる）。
最後に疑問点ですが、ゴムのガラス転移点以下とはどの様な状態になるのでしょうか?縮んだ状態(エントロピーが高くなる状態）でカチカチに硬くなるのでしょうか？
宜しくお願いします。
回答 （2件中 1～2件目)
私も車好きでして。
弾性率が高いゴムの状態→硬いゴム
弾性率が低いゴムの状態→柔らかいゴム
ではないでしょうか。
上記 理由で
(3)の質問は ウォーミングアップでゴムに熱を持たして柔らかくして
路面に食いつきやすくするのが目的。
実際は、連続体力学・粘弾性・摩擦 (私には難しい)などの説明が必要だと思いますが。
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(1)
ゴムの弾性率は絶対温度に比例すると思いますが、金属の弾性率は温度にあまり依存しないと思います。
(2)
合っていると思います。例えば天然ゴムの主成分シス-1,4-ポリイソプレンは-70℃程度です。
(3)
一般的にゴムを含む高分子という物質群は、粘性と弾性を併せ持った粘弾性という性質を持っています。
タイヤの場合、色々混ぜ物もしてると考えられますので、理想的なゴムじゃないと考えられます。
温度が上がれば粘性の部分が強く出てくるんでしょうか。
事実としては軟らかくなりますよね。クルマのレースの事はよく分からないですが、接地面積を大きくして摩擦力(グリップ力)を大きくしているかも知れません。
(4)
上記の通り、タイヤの硬さはゴム弾性のみに支配されている訳ではなさそうですので、一般的な認識のように低温だと硬くなって、高温だと軟らかくなるような気がします。
ゴムをガラス転移点以下にしたらどうなるんですかね。
外見はカチカチになりますが、その分子状態は難しいですね。
やっぱり分子鎖が伸びた状態で固まってるんですかね。
個人的にも興味深いです。
お礼
2008/06/24 01:45
回答ありがとうございます。
ゴム弾性率が温度が上がると上がると言うのは驚きです。確かに金属はそれ程温度依存性はないですね。逆にPOM等のプラスチックは弾性率が温度が上がると落ちた様な気がします。やはり物性が違うんでしょうね。タイヤの件も納得です。私もタイヤを柔らかくする為ですよね。タイヤが純ゴムじゃないからなんんですね。
それにしても常温でゴムがガラス転移点温度以上というのは私も驚きでした。以下になった場合はどうなるんだろう？？
お礼
2008/06/24 01:47
回答ありがとうございました。
やはりウォーミングアップはタイヤを柔らかくする為ですよね。けれど純ゴムとすると、温度が上がれば弾性率が上がり剛性が上がるかと思ってました。どうももっと複雑な要因があるみたいですね。