ここから質問投稿すると、最大10000ポイント当たる!!!! >>

ある材料中に気泡ができた場合、気泡内圧Pと気泡半径Rと表面エネルギーγの間にはP=2γ/Rという関係式があると言われています。

ところで、この表面エネルギーですが、ヤング率などの弾性定数との関係式のようなものは無いのでしょうか。金属を想定しています。ヤング率が小さいほうが、気泡の半径は大きくなりそうな気がするのですが。

このQ&Aに関連する最新のQ&A

A 回答 (3件)

>ある材料中に気泡ができた場合、気泡内圧Pと気泡半径Rと表面エネルギーγの間にはP=2γ/Rという関係式があると言われています。



表面張力γに対し、気泡の力の釣り合いから求められる式です。

「表面張力」の定義は、表面に働く張力で、表面上の線分単位長さあたりに働く力で表されます。単位はN/mです。
「表面エネルギー」の定義は、表面を生成するのに必要なエネルギーで、単位表面積あたりのエネルギーで表されます。単位はJ/m^2です。

両者は、元来、別の概念として定義されたものです。しかしながら、値として同じものになることが簡単に証明されます。単位もJ=Nmですから、同じになります。
したがって、実使用の場では、両者はほぼ同義の言葉として用いられます。また、表面エネルギーの測定においても、液体の接触角から表面張力の関係式を使って値が導かれます。

「表面エネルギー」を他の熱力学量で表すと、「単位表面積あたりのGibbsの自由エネルギー」に等価となります。これは、熱力学の関係式から、簡単に求めることができます。このことに由来してか、「表面自由エネルギー」という言い方も使われます。
(表面エネルギーと表面自由エネルギーの議論は初めて知りました!)

>この表面エネルギーですが、ヤング率などの弾性定数との関係式のようなものは無いのでしょうか。

本題の質問ですが、表面エネルギーも弾性的な定数も、その起源は原子間の結合力にあります。よって、関係式のようなものはあります。しかしながら、あまり実用的ではありません。理想的な表面ならば理論式とよく合うはずですが、表面に関わる現象はさまざまな要因が効いていて、理論式がなかなか合わないためです。
ざっくり探ってみたら次のようなものがありました。Docファイルの一部が欠落していて読みにくいのですが、導出の考え方は分かるのではないかと思います。

http://zokei.eng.kagawa-u.ac.jp/~mihara_lab/clas …
    • good
    • 0
この回答へのお礼

ありがとうございました。ファイル参考になりました。

お礼日時:2008/03/09 21:47

この式は液体中かシャボン玉や風船のようなのもを想定している気泡と表面エネルギーの式です。



つまり,気泡の内圧と周りの液体が気泡を押しつぶそうとする力のバランスから出てきている関係です。

金属中の気泡の場合はどうなるかというと,金属は固体なので,泡を押しつぶそうとする力が生じません。
(金属の中に気泡を考えて,その圧力をなんらかの手法で変化させることを想像すればよいと思いますが,中が高圧になっても金属の場合には表面というより固体全体で圧力を受け止めてしまって気泡はほんの少ししか大きくなりません。また気泡内部を真空にしても同じで泡は維持されてしまいます。)
    • good
    • 0
この回答へのお礼

ありがとうございました。

お礼日時:2008/03/09 21:45

表面エネルギーを良く知らないのですが参考に。



ヤング率はマクロ的に実験から求められるので、表面エネルギーというのとは関係ないと思います。理論的に結晶格子構造や材質から計算される値ではありません。

ちなみに過去の回答の引用ですが、
「新たな表面を作るのに必要なエネルギーは、表面エネルギーではなく、表面自由エネルギーです。またそれは表面張力と等しいものです」
だそうです。従って表面エネルギー≠表面張力だそうです。

確かに気泡の径は金属が柔らかい(ヤング率が低い)方が大きい気もしますが、それが無い(無視できるレベル)試験材料で実験的に求められるのが弾性率です。

参考URL:http://oshiete1.goo.ne.jp/qa1376512.html
    • good
    • 0
この回答へのお礼

ありがとうございました。

お礼日時:2008/03/09 21:44

このQ&Aに関連する人気のQ&A

お探しのQ&Aが見つからない時は、教えて!gooで質問しましょう!

このQ&Aを見た人が検索しているワード

このQ&Aと関連する良く見られている質問

Q弾性係数と硬さは無関係ということは,文献にのってる?

金属の弾性係数は硬さ(焼入れ)には関係ないと詳しい人から聞いたのですが,これが記載されてる文献が見当たりません. 知らない人は,硬さが引張強さにほぼ比例するという事実から,弾性係数も変化すると考えるらしく,いちいち議論する手間を省くためにも,それが記載されている文献のコピーが欲しいのです.
どなたかご存知ありませんか?

Aベストアンサー

鋼材の弾性係数は、加工(熱処理)方法によって 少しだけですが、変化します。 旧単位系のデータですが ご参考までに;


熱処理による炭素鋼の弾性係数の値の変化( by 本田、田中)
(縦弾性係数E、横弾性係数G の単位は kg/mm2 で記す )

C% (Si+Mn+P+S)%  900℃焼き鈍し  900℃油中冷却
                E    G       E    G
--------------------------
 0.10   0.422     20,850  8,290    19,800  8,060
 0.50   0.720     20,770  8,320    20,090  7,950
 1.02   0.517     20,350  8,330     19,490  7,930
 1.48   0.466     19,680  8,130    18,560  7,800
--------------------------
  参考 : 機械工学便覧(材料力学編)、日本機械学会

このデータを見る限りでは、900℃で焼鈍した鋼材のヤング率Eよりも 同温度で油中冷却した鋼材のEの値が、ほぼ 4~5%程度ですが 低くなっています。

でもこの程度の変化であれば、大勢には影響ないですね。

鋼材の弾性係数は、加工(熱処理)方法によって 少しだけですが、変化します。 旧単位系のデータですが ご参考までに;


熱処理による炭素鋼の弾性係数の値の変化( by 本田、田中)
(縦弾性係数E、横弾性係数G の単位は kg/mm2 で記す )

C% (Si+Mn+P+S)%  900℃焼き鈍し  900℃油中冷却
                E    G       E    G
--------------------------
 0.10   0.422     20,850  8,290    19,800...続きを読む

Qポアソン比と張力の関係!?

長さl、ヤング率Eの一様な棒の一端を固定し、
他端にTの張力を加えたとき、棒の体積ΔVだけ
変化した。ポアッソン比を求めよ。

という問題で苦戦しています。
ポアッソン比とはσ=Δd/d/Δl/l
と書いてあるのですがまったく分かりません。
いろいろ調べてみたのですが、E=2G(1+μ)この
公式はよく分からないし、
p(張力)=E(ヤング率)a(伸び率)
と書いてあったのですが、その伸び率も分かりません。
火曜日提出の課題なのですが分からないので教えてください。
お願いします。

Aベストアンサー

普通の材料力学のテキストに載っているような問題ですが、テキストを読むよりここでの回答の方がよく理解できた(?)ということもままありますから(←以下の回答がそれに該当するかどうかはまったく別)、蛇足ながら知識の整理をと回答のヒントを書いておきます。
●ポアソン比・・・縦と横の歪みの比
長さL0、直径d0の丸棒(あるいは横幅d0の角棒)を引っ張っると棒は引っ張り方向に△lだけ伸びて長さがLになり、幅は△dだけ縮んでdになったとします。このとき単位あたりの伸びあるいは縮みを”ひずみ”と呼んでεで表すと2つのひずみが定義できますね。すなわち
(1) ε=(L-L0)/L0=△L/L0 ・・・縦ひずみ
(2) ε’=(d-d0)/d0=△d/d0・・・横ひずみ
この縦ひずみと横ひずみの比は材料によって一定の値をとることが知られていますが、その比を
(3) ν=-ε’/ε 
と表して、このν(質問ではσと表記)をポアソン比と
呼んでいます。
●E:ヤング率・・・応力と歪の間の比例係数
一端が壁に固定されている棒を考える(←両端から引っ張ってもよい)。引っ張り方向に垂直な断面ABの面積をAとし、引っ張る力をPとした場合、単位断面積あたりに作用する力を応力(引っ張る場合:引っ張り応力、圧縮する場合:圧縮応力という)と呼び次式で定義されます。
(4) σ=P/A ・・・応力
応力(4)とひずみ(1)の間に比例関係がある場合、比例乗数をEとすると
(5) σ=Eε
と表され、この関係をフックの法則と呼んでいますが、この比例定数Eをヤング率(縦弾性係数)と呼んでいます。
●横弾性係数・・・せん断応力とせん断歪みの間の比例係数
右図のように一端に   A|    ↓P
加重Pが作用する場    |--- 
合、AB面には上の   ↑|    |
方向に応力が発生し   B|---
その合計は加重Pに    |
等しくなります。こ
のような作用面に沿って生じる応力を「せん断応力」と呼び、これは次式で定義されます。
(6) τ=P/A (A:ABの面積)
次に、6面体ABCDの周辺にせん断応力が作用すると、変形します。その変形分をせん断歪と呼び、普通γの記号で表されます(図はここではうまく書けませんので適当なテキストを見てください)。せん断応力τとせん断歪γの間にも比例関係が成立して
(7) τ=Gγ
なる関係があります。このGを横弾性係数(あるいは剛性率)と呼んでいます。
●E=2G(1+ν)
以上の話から、この式はヤング率と横弾性係数、ポアソン比の間に成り立つ関係を表していることが分かります。この式は理論的に導かれますが、ここでは大変なので適当な材料力学のテキストを参照してください。
>p(張力)=E(ヤング率)a(伸び率)
と書いてあったのですが
(4)と(5)より
(8) P/A=Eε⇒P=EεA⇒P=Eε(A:単位面積とする)

>長さL、ヤング率Eの一様な棒の一端を固定し、
他端にTの張力を加えたとき、棒の体積ΔVだけ
変化した。ポアッソン比を求めよ。

・棒の断面は単位面積(d=1)と仮定します。
・△V=V-V’
  V=L×A=L
  V'=(L+△L)×(d-△d)^2
   =(L+△L)×(1-2△d)・・△d^2は微小量でカットした
   =L-2L△d+△L ・・2△L△dは微少量でカット
 △V=2L(△d-△L/L)=2L(ε’-ε)
   =2εL(-ν-1) ・・(1)(2)を使う
   =-2PL(ν+1)/E ・・(8)を使う
これから
 ν=-(E△V/2PL+1)
となったが間違っているかもしれません(←その可能性大)。ご自分で計算してみてください。

普通の材料力学のテキストに載っているような問題ですが、テキストを読むよりここでの回答の方がよく理解できた(?)ということもままありますから(←以下の回答がそれに該当するかどうかはまったく別)、蛇足ながら知識の整理をと回答のヒントを書いておきます。
●ポアソン比・・・縦と横の歪みの比
長さL0、直径d0の丸棒(あるいは横幅d0の角棒)を引っ張っると棒は引っ張り方向に△lだけ伸びて長さがLになり、幅は△dだけ縮んでdになったとします。このとき単位あたりの伸びあるいは縮みを”ひずみ”と呼ん...続きを読む

Qエクセルで計算すると2.43E-19などと表示される。Eとは何ですか?

よろしくお願いします。
エクセルの回帰分析をすると有意水準で2.43E-19などと表示されますが
Eとは何でしょうか?

また、回帰分析の数字の意味が良く分からないのですが、
皆さんは独学されましたか?それとも講座などをうけたのでしょうか?

回帰分析でR2(決定係数)しかみていないのですが
どうすれば回帰分析が分かるようになるのでしょうか?
本を読んだのですがいまいち難しくて分かりません。
教えてください。
よろしくお願いします。

Aベストアンサー

★回答
・最初に『回帰分析』をここで説明するのは少し大変なので『E』のみ説明します。
・回答者 No.1 ~ No.3 さんと同じく『指数表記』の『Exponent』ですよ。
・『指数』って分かりますか?
・10→1.0E+1(1.0×10の1乗)→×10倍
・100→1.0E+2(1.0×10の2乗)→×100倍
・1000→1.0E+3(1.0×10の3乗)→×1000倍
・0.1→1.0E-1(1.0×1/10の1乗)→×1/10倍→÷10
・0.01→1.0E-2(1.0×1/10の2乗)→×1/100倍→÷100
・0.001→1.0E-3(1.0×1/10の3乗)→×1/1000倍→÷1000
・になります。ようするに 10 を n 乗すると元の数字になるための指数表記のことですよ。
・よって、『2.43E-19』とは?
 2.43×1/(10の19乗)で、
 2.43×1/10000000000000000000となり、
 2.43×0.0000000000000000001だから、
 0.000000000000000000243という数値を意味します。

補足:
・E+数値は 10、100、1000 という大きい数を表します。
・E-数値は 0.1、0.01、0.001 という小さい数を表します。
・数学では『2.43×10』の次に、小さい数字で上に『19』と表示します。→http://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%8C%87%E6%95%B0%E8%A1%A8%E8%A8%98
・最後に『回帰分析』とは何?下の『参考URL』をどうぞ。→『数学』カテゴリで質問してみては?

参考URL:http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%9B%9E%E5%B8%B0%E5%88%86%E6%9E%90

★回答
・最初に『回帰分析』をここで説明するのは少し大変なので『E』のみ説明します。
・回答者 No.1 ~ No.3 さんと同じく『指数表記』の『Exponent』ですよ。
・『指数』って分かりますか?
・10→1.0E+1(1.0×10の1乗)→×10倍
・100→1.0E+2(1.0×10の2乗)→×100倍
・1000→1.0E+3(1.0×10の3乗)→×1000倍
・0.1→1.0E-1(1.0×1/10の1乗)→×1/10倍→÷10
・0.01→1.0E-2(1.0×1/10の2乗)→×1/100倍→÷100
・0.001→1.0E-3(1.0×1/10の3乗)→×1/1000倍→÷1000
・になります。ようするに 10 を n 乗すると元の数字になるた...続きを読む

Q波長(nm)をエネルギー(ev)に変換する式は?

波長(nm)をエネルギー(ev)に変換する式を知っていたら是非とも教えて欲しいのですが。
どうぞよろしくお願いいたします。

Aベストアンサー

No1 の回答の式より
 E = hc/λ[J]
   = hc/eλ[eV]
となります。
波長が nm 単位なら E = hc×10^9/eλ です。
あとは、
 h = 6.626*10^-34[J・s]
 e = 1.602*10^-19[C]
 c = 2.998*10^8[m/s]
などの値より、
 E≒1240/λ[eV]
となります。

>例えば540nmでは2.33eVになると論文には書いてあるのですが
>合っているのでしょうか?
λに 540[nm] を代入すると
 E = 1240/540 = 2.30[eV]
でちょっとずれてます。
式はあっているはずです。

Qミラー指数:面間隔bを求める公式について

隣接する2つの原子面の面間隔dは、ミラー指数hklと格子定数の関数である。立方晶の対称性をもつ結晶では

d=a/√(h^2 + k^2 + l^2) ・・・(1)

となる。

質問:「(1)式を証明せよ」と言われたのですが、どうすれば言いかわかりません。やり方を教えてもらえませんか_| ̄|○

Aベストアンサー

「格子定数」「ミラー指数」などと出てくると構えてしまいますが、この問題の本質は3次元空間での簡単な幾何であり、高校生の数学の範囲で解くことができます。

固体物理の本では大抵、ミラー指数を「ある面が結晶のx軸、y軸、z軸を切る点の座標を(a/h, b/k, c/l)とし、(h, k, l)の組をミラー指数という(*1)」といった具合に説明しています。なぜわざわざ逆数にするの?という辺りから話がこんがらがることがしばしばです。
大雑把に言えばミラー指数は法線ベクトルのようなものです。特に立方晶であれば法線ベクトルと全く同じになります。すなわち立方晶の(111)面の法線ベクトルは(1,1,1)ですし、(100)面の法線ベクトルは(1,0,0)です。法線ベクトルなら「ミラー指数」よりずっと親しみがあり解けそうな気分になると思います。

さて(hkl)面に相当する平面の方程式を一つ考えてみましょう。一番簡単なものとして
hx + ky + lz=0  (1)
があります。(0,0,0)を通る平面で法線ベクトルは(h,k,l)です。
これに平行な、隣の平面の式はどうでしょうか。
hx + ky + lz = a  (2a)
hx + ky + lz = -a  (2b)
のいずれかです。これがすぐ隣の平面である理由(そのまた間に他の平面が存在しない理由)は脚注*2に補足しておきました。
点と直線の距離の公式を使えば、題意の面間隔dは原点(0,0,0)と平面(2a)の間隔としてすぐに
d=a/√(h^2+k^2+l^2)  (3)
と求められます。

点と直線の距離の公式を使わなくとも、次のようにすれば求められます。
原点Oから法線ベクトル(h,k,l)の方向に進み、平面(2a)とぶつかった点をA(p,q,r)とします。
OAは法線ベクトルに平行ですから、新たなパラメータtを用いて
p=ht, q=kt, r=lt  (4)
の関係があります。
Aは平面(2a)上の点でもありますから、(4)を(2a)に代入すると
t(h^2+k^2+l^2)=a
t=a/(h^2+k^2+l^2)  (5)
を得ます。
ここにOAの長さは√(p^2+q^2+r^2)=|t|√(h^2+k^2+l^2)なので、これを(5)に代入して
|a|/√(h^2+k^2+l^2)  (6)
を得ます。OAの長さは面間隔dにほかならないので、(3)式が得られたことになります。

bokoboko777さん、これでいかがでしょうか。

*1 (h, k, l)の組が共通因数を持つ場合には、共通因数で割り互いに素になるようにします。例えば(111)面とは言いますが(222)面なる表現は使いません。
*2 左辺はhx+ky+lzでよいとして、なぜ右辺がaまたは-aと決まるのか(0.37aや5aにならないのは何故か)は以下のように説明されます。
平面をhx+ky+lz = C (Cはある定数)と置きます。この平面は少なくとも一つの格子点を通過する必要があります。その点を(x0,y0,z0)とします。
h,k,lはミラー指数の定義から整数です。またx0,y0,z0はいずれもaの整数倍である必要があります(∵格子点だから)。すると右辺のCも少なくともaの整数倍でなければなりません。
次に右辺の最小値ですが、最小の正整数は1ですから平面hx + ky + lz = aが格子点を通るかどうかを調べ、これが通るなら隣の平面はhx + ky + lz = aであると言えます。このことは次の命題と等価です。
<命題>p,qが互いに素な整数である場合、pm+qn=1を満たす整数の組(m,n)が少なくとも一つ存在する
<証明>p,qは正かつp>qと仮定して一般性を失わない。
p, 2p, 3p,...,(q-1)pをqで順に割った際の余りを考えてみる。
pをqで割った際の余りをr[1](整数)とする。同様に2pで割った際の余りをr[2]・・・とする。
これらの余りの集合{r[n]}(1≦n≦(q-1))からは、どの二つを選んで差をとってもそれはqの倍数とは成り得ない(もし倍数となるのならpとqが互いに素である条件に反する)。よって{r[n]}の要素はすべて異なる数である。ところで{r[n]}は互いに異なる(q-1)個の要素から成りかつ要素は(q-1)以下の正整数という条件があるので、その中に必ず1が含まれる。よって命題は成り立つ。

これから隣の平面はhx + ky + lz = aであると証明できます。ただここまで詳しく説明する必要はないでしょう。証明抜きで単に「隣の平面はhx + ky + lz = aである」と書くだけでよいと思います。

参考ページ:
ミラー指数を図なしで説明してしまいましたが、図が必要でしたら例えば
http://133.1.207.21/education/materdesign/
をどうぞ。「講義資料」から「テキスト 第3章」をダウンロードして読んでみてください。(pdfファイルです)

参考URL:http://133.1.207.21/education/materdesign/

「格子定数」「ミラー指数」などと出てくると構えてしまいますが、この問題の本質は3次元空間での簡単な幾何であり、高校生の数学の範囲で解くことができます。

固体物理の本では大抵、ミラー指数を「ある面が結晶のx軸、y軸、z軸を切る点の座標を(a/h, b/k, c/l)とし、(h, k, l)の組をミラー指数という(*1)」といった具合に説明しています。なぜわざわざ逆数にするの?という辺りから話がこんがらがることがしばしばです。
大雑把に言えばミラー指数は法線ベクトルのようなものです。特に立方晶であれば法線ベ...続きを読む

Q樹脂材料の曲げ弾性率について

先日、仕事の関係でプラスチックのスナップフィット
(プラスチック部品の一方と他方がパチンとはまる
爪形状です。プラモデルにもよくあると思います。)
の荷重計算をしようとしました。
その爪形状には大きなテーパがついており、
根元が太く先細だったので、
単純な梁の公式では計算できずに
excelマクロによる数値積分で
梁の曲げ微分方程式(d^2y/dx^2=-M/EI)を
解こうとしました。
-------------------------------------
一応できたので、早速荷重を計算して実測値と
照らし合わせてみようとしたのですが、
材料のヤング率(縦弾性係数)を知らないことに
気づきました。
同僚に聞いてみたところ、「曲げ弾性率」というのは
材料の仕様書に載っていると教えてくれました。
職場にある材料便覧を見ても「曲げ弾性率」は
載っていました。
この「曲げ弾性率」はヤング率(縦弾性係数)と
同じなのでしょうか。それとも違うのでしょうか。
もし違う場合、ヤング率(縦弾性係数)は
どのようにして調べるべきなのでしょうか。
似たような経験がある方がいましたら
お手数ですがご教示願います。

先日、仕事の関係でプラスチックのスナップフィット
(プラスチック部品の一方と他方がパチンとはまる
爪形状です。プラモデルにもよくあると思います。)
の荷重計算をしようとしました。
その爪形状には大きなテーパがついており、
根元が太く先細だったので、
単純な梁の公式では計算できずに
excelマクロによる数値積分で
梁の曲げ微分方程式(d^2y/dx^2=-M/EI)を
解こうとしました。
-------------------------------------
一応できたので、早速荷重を計算して実測値と
照らし合わせてみようとし...続きを読む

Aベストアンサー

結果から言うと,Eに曲げ弾性率を代入しても問題ないと思います.

引張弾性率と曲げ弾性率は測定方法が異なりますので,物性のもつ意味は違います.引張りの場合(丸棒を引っ張るようなケースです),材料内部はすべて引張応力になりますよね.

しかし,曲げの場合(板を曲げるようなケース)では,ふくらんでる面には引張応力,へこんでる面には圧縮応力がかかります.このため,例えば引張弾性率と圧縮弾性率が異なるような材料では,引張弾性率と曲げ弾性率は違ってきます.

また,少し専門的になりますが,曲げのかかる部材には,引張・圧縮応力の他に,せん断応力もかかっています.これらの効果が総合的に寄与してくるため,引張弾性率と曲げ弾性率は,「意味合いとしては」異なる物性値です.

しかし,ごく一般的なプラスチックであれば,引張弾性率と曲げ弾性率はほぼ同じ値になります.
下記などにデータが出ていますが,恐らくほぼ同等か,曲げ弾性率の方が10%程度低い値になっていると思います.
http://www.m-ep.co.jp/mep-j/tech/index.htm
http://www.mrc.co.jp/acrypet/04tech_01.html

カタログデータに曲げ試験が多い理由は,試験が簡単だからです.薄い平板の試験片が使えますからね(チューイングガムのような形状です).それに対し,引張試験では,試験片を「つかむ部分」の加工が難しく,やや複雑な形状になってしまいます.

というわけで,プラスチックの分野では,曲げ弾性率を測定して,これをEとして代用するケースが多いと思います.

ただし,圧縮やせん断弾性率が引張と極端に違う材料・・・たとえば,ガラス繊維で一方向強化したような異方性材料では,曲げ弾性率とヤング率は大きく異なります.

あと,蛇足になりますが・・・
曲げ弾性率=曲げ応力/曲げひずみ
とありますけど,前述の通り,曲げ応力や曲げひずみは一定値ではありませんので注意が必要ですね.材料内部で分布をもっています(ここが引張と違うところ).

通常は,曲げスパンL,破断荷重P,試験片幅b,厚さh,たわみxなどを用いて,
E=(P・L^3)/(4・b・h^3・x)
のような式で求めます.試験方法によっても式が違ってきますので,材料力学の教科書をお読み下さい.

結果から言うと,Eに曲げ弾性率を代入しても問題ないと思います.

引張弾性率と曲げ弾性率は測定方法が異なりますので,物性のもつ意味は違います.引張りの場合(丸棒を引っ張るようなケースです),材料内部はすべて引張応力になりますよね.

しかし,曲げの場合(板を曲げるようなケース)では,ふくらんでる面には引張応力,へこんでる面には圧縮応力がかかります.このため,例えば引張弾性率と圧縮弾性率が異なるような材料では,引張弾性率と曲げ弾性率は違ってきます.

また,少し専門的になりま...続きを読む

Q結晶化温度とガラス転移点て関係あるんでしょうか。

PETは結晶性高分子だけどペットボトルが透明なのは溶かした後、急冷したから~と習ったのはいいのですが、どっかの掲示板に、同じような質問で、その答が「ガラス転移点以下で急冷したから。ポットのお湯につけとくと白濁するよ。」と書いてあり、「あれ、ガラス転移点って非晶が動き出す温度だよな・・・?。何か関係あるのかな・・」と思いました。
なんだか分かるような分からないようなこんがらがっているのですが、ガラス転移点以下で急冷したからと言う答って正しいんでしょうか。それとも結晶化温度というのはガラス転移点の事なんでしょうか。分かる方よろしくお願いします。

Aベストアンサー

No.1の方の回答の通り、また、ashlley-kateさんが最初に思った通り、
ガラス転移点は非晶質部分の分子が動けるか否かの境界点です。

分子には分子間力(水素結合・ファンデルワールス力など)があり、
それが最も強くなる状態に配列された状態が「結晶」です。
一方、「ガラス」というのは、この配列化が間に合わないまま熱運動が
小さくなったために、不安定な状態のまま配列が固定された状態です。

従って、結晶とガラスが混ざった高分子を加熱した場合、
 1)まず、充分に安定化されていないガラス部分の固定が解かれ、
 2)次に、さらに温度が上昇することで、安定化されていた結晶部分も
  固定が解かれる
ことになります。
この「1)」の時の温度がガラス転移点、「2)」の温度が融点(=結晶化温度)、
ということです。
高分子では、全ての部分で「最も安定な配列」になることは難しいため、
「ガラス転移点=融点」となることはまずなかったと思います。

前後の文脈がわからないのでなんとも言えませんが、引用された回答は、
好意的に解釈するなら、『ガラス転移点以下「に」急冷したから。』の
つもりだったのかもしれません。
(例えば「水などで」といった言葉を入れていたのを途中でやめたものの、
 そのときに消す助詞を間違えた、とか)


そちらの記述を見られて混乱しただけと思いますので、恐らく不要とは思いますが、
一応参考URLを挙げておきます。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%AC%E3%83%A9%E3%82%B9%E8%BB%A2%E7%A7%BB%E7%82%B9
http://www.ecosci.jp/poly/poly_tmtg.html
(特に最後の図で、端的に表現されています)

No.1の方の回答の通り、また、ashlley-kateさんが最初に思った通り、
ガラス転移点は非晶質部分の分子が動けるか否かの境界点です。

分子には分子間力(水素結合・ファンデルワールス力など)があり、
それが最も強くなる状態に配列された状態が「結晶」です。
一方、「ガラス」というのは、この配列化が間に合わないまま熱運動が
小さくなったために、不安定な状態のまま配列が固定された状態です。

従って、結晶とガラスが混ざった高分子を加熱した場合、
 1)まず、充分に安定化されていないガラス部...続きを読む


人気Q&Aランキング