Der Hauptunterschied zwischen Dehnungsenergie und Verzerrungsenergie besteht darin, dass Dehnungsenergie mit der volumetrischen Änderung in einem System zusammenhängt, während Verzerrungsenergie mit der Änderung der Form eines Systems zusammenhängt.
Die Begriffe Dehnungsenergie und Verzerrungsenergie beziehen sich auf physikalische Systeme. Wir können die Spannungsenergiedichte an einem Punkt in einem festen Stoff mit zwei getrennten Komponenten definieren: Spannungsenergie und Verformungsenergie. Die Dehnungsenergie hängt mit der volumetrischen Änderung des betrachteten Systems zusammen, während die Verzerrungsenergie mit der Formänderung zusammenhängt.
Was ist Dehnungsenergie?
Dehnungsenergie ist die elastische potentielle Energie, die ein Draht während der Dehnung mit einer Dehnungskraft gewinnen kann. Die Dehnungsenergie linear elastischer Materialien können wir wie folgt angeben:
U=½ Vσε
Wobei U die Dehnungsenergie, σ die Spannung und ε die Dehnung ist. Wenn wir die molekulare Spannung in Molekülen betrachten, können wir die Spannungsenergie beobachten, die freigesetzt wird, wenn die konstituierenden Atome sich während einer chemischen Reaktion neu anordnen können. Hier wandelt sich die an einem elastischen Stoff verrichtete äußere Arbeit, die ihn aus seinem unbelasteten Zustand verformt, in Dehnungsenergie um. Dehnungsenergie ist eine Art potentieller Energie. Wir können beobachten, dass Dehnungsenergie, die in Form von elastischer Verformung auftritt, rückgewinnbar ist, jedoch in Form von mechanischer Arbeit.
Abbildung 01: Spannungs-Dehnungs-Diagramm für ein duktiles Material
Zum Beispiel hat Cyclopropan eine sehr hohe Verbrennungswärme (höher als Propan) für jede zusätzliche Methyleinheit (CH2-Einheit). Zu den Verbindungen mit ungewöhnlich großen Dehnungsenergien gehören daher Tetrahedrane, Propellane, kubanähnliche Cluster, Fenestrane und Cyclophane.
Was ist Verzerrungsenergie?
Verzerrungsenergie ist eine Art von Energie, die für die Formänderung einer Substanz verantwortlich ist. Es ist eine der beiden Komponenten der Dehnungsenergiedichte, während die andere Energieart die Dehnungsenergie ist. Wir können diese Beziehung wie folgt angeben:
Ud=Uo – Uh
Wobei Ud die Dehnungsenergiedichte, Uo die Dehnungsenergie und Uh die Verzerrungsenergie ist. Wir können diese Gleichung verwenden, um die Endbedingung für ein Versagen in Abhängigkeit von der Von-mise-Theorie abzuleiten.
Wir können Verzerrungsenergie als eine Größe beschreiben, die die Zunahme der freien Energiedichte einer Substanz wie einer Flüssigkeit oder eines Kristalls beschreibt. Diese Änderung der freien Energie tritt aufgrund der Verzerrungen der einheitlich ausgerichteten Konfiguration der Substanz auf. Dieser Begriff ist auch als Freie Franck-Energie bekannt, benannt nach dem Wissenschaftler Frederick Charles Frank.
Was ist der Unterschied zwischen Spannungsenergie und Verzerrungsenergie?
Es gibt zwei Komponenten der Dehnungsenergiedichte eines Festkörpers: Dehnungsenergie und Verformungsenergie. Dehnungsenergie ist die elastische potentielle Energie, die ein Draht bei Dehnung mit einer Dehnungskraft gewinnen kann, während Verzerrungsenergie eine Energieart ist, die für die Formänderung eines Stoffes verantwortlich ist. Der Hauptunterschied zwischen Dehnungsenergie und Verzerrungsenergie besteht darin, dass Dehnungsenergie mit der volumetrischen Änderung in einem System zusammenhängt, während Verzerrungsenergie mit der Änderung der Form eines Systems zusammenhängt. Darüber hinaus lautet die Gleichung für die Dehnungsenergie U=½ Vσε, wobei U die Dehnungsenergie, σ die Spannung und ε die Dehnung ist. Die Gleichung für die Verzerrungsenergie lautet dagegen Ud=Uo – Uh, wobei Ud die Dehnungsenergiedichte ist.
Die folgende Infografik fasst die Unterschiede zwischen Dehnungsenergie und Verzerrungsenergie tabellarisch zusammen.
Zusammenfassung – Spannungsenergie vs. Verzerrungsenergie
Es gibt zwei Komponenten der Dehnungsenergiedichte eines festen Stoffes, die als Dehnungsenergie und Verzerrungsenergie bezeichnet werden. Der Hauptunterschied zwischen Dehnungsenergie und Verzerrungsenergie besteht darin, dass Dehnungsenergie mit der Volumenänderung in einem System zusammenhängt, während Verzerrungsenergie mit der Formänderung eines Systems zusammenhängt.
