Elast1

PROCESSAMENTO DE
ELASTÔMEROS
Curso Superior em Engenharia de Materiais
Faculdade de Engenharia – FAENG
Fundação Santo André – FSA
Profa. Dra. Sandra A. Cruz

LIMITE DA PERFORMANCE DAS
PROPRIEDADES DOS ELASTÔMEROS

TEORIA TERMODINÂMICA DA ELASTICIDADE
DA BORRACHA
→ no estado não tensionado, as conformações mais estáveis das cadeias poliméricas borrachosas são as “conformações enoveladas”. → um “elastômero ideal” responde inicialmente por variações de conformações → variação de entropia.
Origem da natureza entrópica da elasticidade da borracha → o estiramento provoca uma diminuição da entropia do sistema (i.e., diminuição no número de conformações possíveis). TEORIA TERMODINÂMICA DA ELASTICIDADE
DA BORRACHA
Hipóteses assumidas:
-admite-se um comportamento de elastômero ideal
V, P e T ctes

- razão de Poisson (ν) = - deformação lateral /deformação axial

− d (ln a ) − d (ln b) ν= = d (ln L) d (ln L)

E = 2G (1 +ν )

Válida para pequenas deformações

TEORIA TERMODINÂMICA DA ELASTICIDADE
DA BORRACHA
→ considere uma amostra de borracha sendo estirada, aplicando-se a 1a Lei da Termodinâmica:

dU = dQ − dW
→ considere a 2a Lei da Termodinâmica (processo termodinâmicamente reversível):

dQreversível dS =
T
→ se a amostra de borracha é esticada com uma força f a uma distância dL, o trabalho realizado envolvendo P e V:

dW = PdV − fdL

TEORIA TERMODINÂMICA DA ELASTICIDADE
DA BORRACHA

dU = TdS − PdV + fdL
Como V é cte:

dU = TdS + fdL

Derivando-se a Eq. Acima com respeito a L, a T e V constantes:

 ∂U 
 ∂S 
=
T
  +f


 ∂L T ,V
 ∂L T ,V
 ∂U 
 ∂S 
−
f =
T

 
∂
L
 ∂L T ,V

T ,V

Equação termodinâmica para a borracha

TEORIA TERMODINÂMICA DA ELASTICIDADE
DA BORRACHA
 ∂U 
 ∂S 
−
T f =

 
∂
L
T ,V

 ∂L T ,V

fu

Equação termodinâmica para a borracha

fs

fu = 0
 ∂S  f = f s = −T  
 ∂L T ,V

Borracha
Natural
(200C)

TEORIA TERMODINÂMICA DA ELASTICIDADE
DA BORRACHA