作业帮为什么橡皮筋被拉伸时会发热?
来源：学生作业帮助网 编辑：作业帮 时间：2024/05/04 12:43:19
为什么橡皮筋被拉伸时会发热?
为什么橡皮筋被拉伸时会发热?
为什么橡皮筋被拉伸时会发热?
皮筋的主要成份是橡胶,天然橡胶是聚异戊二烯的长链结构（如图1）,合成橡胶也是有着相似结构的线型聚合物,橡胶的弹性是这些链节结构处于不同的程度拉伸和收缩状态下的表现结果.
熵是一种用来衡量分子混乱程度的物理量,当分子混乱度变大时,熵出发生变化△S是正数.橡皮筋在拉伸和收缩状态之间发生变化时,熵也发生了变化：拉伸状态下结构更加有序——熵值变小,当收缩状态时它恢复到更加混乱的状态——熵值变高（如图2）,因此,熵的变化（△S）在拉伸时是一个负数.当从一种状态变到另一状态时与环境也同时发生能量交换,当一定的压强下,某一过程中能量以热能的形式传递给环境时,焓变即为负值.橡皮筋拉伸后很快地接触前额会感觉到明显的发热,当被绷紧的橡皮筋在空气中保持几秒钟后,突然收缩并迅速接触前额,会有明显的凉意.这是因为橡皮筋在拉伸状态下,更强的分子间吸引力使分子排列更加整齐、有序,而形成这种吸引力的过程是放热的,所以当橡皮筋绷紧时有热传递到周围环境,也就是说,拉伸时焓变（△H）为负数.
在一定的温度和压强下对于一个自发进行的过程,吉布斯自由能的变化△G =△H – T△S（△G是吉布斯自由能；T是热力学温度或绝对温度；△H是焓变；△S是熵变）一定是一个负数,因为温度总是正值,一个负的焓变和正的熵变（即通过对环境释放能量和熵值变大）可以支持自发过程.当然,两个因素不必对自发过程同时有利,温度恰当时,其中一个能提供足够的支持即可.橡皮筋拉伸时需要外部施力提供能量,是一个非自发过程（△G＞0）,该过程中熵变和焓变均为负数；橡皮筋收缩时是一个自发过程（△G＜0）,该过程中熵变和焓变均为正数.
勒夏特列原理是平衡移动原理,是一种能够预测平衡移动方向的有效工具.当外力作用于橡皮筋使其“松 紧”平衡趋于拉紧状态时,平衡将促使其收缩以减缓绷紧程度,即拉伸越来越困难；同时由于橡皮筋拉伸过程中放热（焓变减小）,因此升温时将促进其收缩.活动中把一个被橡皮筋拉紧的约150g的物体轻轻放在电子天平上使其质量约为20g,当用一个高照度的白炽灯照射橡皮筋使之受热时,经过大约40秒-50秒后会发现质量明显减轻,这表明拉紧的橡皮筋在受热时收缩
最简单的解释为，拉伸过程中分子间发生摩擦