Gerilme enerjisi ile bozulma enerjisi arasındaki temel fark, gerinim enerjisinin bir sistemdeki hacimsel değişiklikle, distorsiyon enerjisinin ise bir sistemin şeklindeki değişiklikle ilgili olmasıdır.
Gerilme enerjisi ve bozulma enerjisi terimleri fiziksel sistemlerle ilgilidir. Katı bir maddedeki bir noktada gerinim enerjisi yoğunluğunu iki ayrı bileşen kullanarak tanımlayabiliriz: gerinim enerjisi ve bozulma enerjisi. Gerinim enerjisi, düşündüğümüz sistemin hacimsel değişimi ile ilgiliyken, distorsiyon enerjisi şekildeki değişim ile ilgilidir.
Gerilme Enerjisi Nedir?
Gerilme enerjisi, bir telin bir germe kuvveti ile uzama sırasında kazanabileceği elastik potansiyel enerjidir. Lineer elastik malzemelerin gerinim enerjisini şu şekilde verebiliriz:
U=½ Vσε
U gerinim enerjisi, σ gerilim ve ε gerinimdir. Moleküllerdeki moleküler gerilimi göz önüne aldığımızda, kimyasal bir reaksiyon sırasında kurucu atomların kendilerini yeniden düzenlemelerine izin verildiğinde salınan gerilim enerjisini gözlemleyebiliriz. Burada, elastik bir madde üzerinde yapılan ve gerilmemiş durumundan bozulmaya uğramasına neden olan dış iş, gerinim enerjisine dönüşür. Gerinim enerjisi bir tür potansiyel enerjidir. Elastik deformasyon şeklinde gelen gerinim enerjisinin geri kazanılabilir olduğunu ancak mekanik iş şeklinde gözlemleyebiliriz.
Şekil 01: Sünek bir Malzeme için Gerilme-Gerilme diyagramı
Örneğin, siklopropan, her ek metil birimi (CH2 birimi) için çok yüksek (propandan daha yüksek) bir yanma ısısına sahiptir. Bu nedenle, alışılmadık derecede büyük gerilim enerjilerine sahip bileşikler arasında tetrahedranlar, propellanlar, kübik benzeri kümeler, fenestranlar ve siklofanlar bulunur.
Bozulma Enerjisi Nedir?
Bozulma enerjisi, bir maddenin şeklindeki değişimden sorumlu olan bir enerji türüdür. Gerinim enerjisi yoğunluğunun iki bileşeninden biridir, diğer enerji türü ise gerinim enerjisidir. Bu ilişkiyi şu şekilde verebiliriz:
Ud=Uo – Uh
Ud gerinim enerjisi yoğunluğu olduğunda, Uo gerinim enerjisidir ve Uh bozulma enerjisidir. Von-mise teorisine bağlı olarak başarısızlığın son koşulunu elde etmek için bu denklemi kullanabiliriz.
Distorsiyon enerjisini, sıvı veya kristal gibi bir maddenin serbest enerji yoğunluğundaki artışı tanımlayan bir miktar olarak tanımlayabiliriz. Bu serbest enerji değişimi, maddenin düzgün hizalanmış konfigürasyonundan kaynaklanan bozulmalar nedeniyle meydana gelir. Bu terim aynı zamanda bilim adamı Frederick Charles Frank'in adını taşıyan Franck serbest enerjisi olarak da bilinir.
Gerilme Enerjisi ile Bozulma Enerjisi Arasındaki Fark Nedir?
Katı bir maddenin gerinim enerjisi yoğunluğunun iki bileşeni vardır: gerinim enerjisi ve bozulma enerjisi. Gerilme enerjisi, bir germe kuvveti ile uzama sırasında bir telin kazanabileceği elastik potansiyel enerjidir, distorsiyon enerjisi ise bir maddenin şeklindeki değişiklikten sorumlu bir enerji türüdür. Gerinim enerjisi ile bozulma enerjisi arasındaki temel fark, gerinim enerjisinin bir sistemdeki hacimsel değişimle, bozulma enerjisi ise bir sistemin şeklindeki değişimle ilgili olmasıdır. Ayrıca, gerinim enerjisi denklemi U=½ Vσε'dir, burada U gerinim enerjisidir, σ gerilimdir ve ε gerinimdir. Oysa distorsiyon enerjisi denklemi Ud=Uo – Uh'dir, burada Ud gerinim enerjisi yoğunluğudur.
Aşağıdaki infografik, gerinim enerjisi ile bozulma enerjisi arasındaki farkları tablo biçiminde özetler.
Özet – Gerilme Enerjisi ve Bozulma Enerjisi
Gerilme enerjisi ve bozulma enerjisi olarak adlandırılan katı bir maddenin gerinim enerjisi yoğunluğunun iki bileşeni vardır. Gerinim enerjisi ile bozulma enerjisi arasındaki temel fark, gerinim enerjisinin bir sistemdeki hacimsel değişimle, distorsiyon enerjisinin ise bir sistemin şeklindeki değişimle ilgili olmasıdır.
