Elastiklik energiyasi
Elastik energiya — bu material yoki jismoniy tizim konfiguratsiyasida saqlanadigan mexanik potentsial energiya, chunki u bajarilgan ish tufayli elastik deformatsiyaga uchraydi. Elastik energiya jismlar doimiy ravishda siqilgan, choʻzilgan yoki umuman deformatsiyalanganida paydo boʻladi. Elastiklik nazariyasi birinchi navbatda qattiq jismlar va materiallar mexanikasi uchun formalizmlarni ishlab chiqadi. (Eʼtibor bering, choʻzilgan kauchuk tasma tomonidan bajarilgan ish elastik energiyaga misol emas. Bu entropik elastiklikning namunasidir) Elastik potentsial energiya tenglamasi mexanik muvozanat pozitsiyalarini hisoblashda qoʻllaniladi. Energiya potentsialdir, chunki u ob’ekt egiluvchanligi bilan asl shakliga (islohotga) qaytishga ruxsat berilganda, kinetik energiya va tovush energiyasi kabi energiyaning boshqa shakllariga aylanadi. U = 1 2 k Δ x 2 {\displaystyle U={\frac {1}{2}}k\,\Delta x^{2}} Elastiklikning mohiyati qaytuvchanlikdir. Elastik materialga qoʻllaniladigan kuchlar energiyani materialga oʻtkazadi, bu energiya atrof-muhitga berilgach, asl shaklini tiklay oladi. Biroq, barcha materiallar oʻzlarining ichki tuzilishini buzmasdan yoki qaytarib boʻlmaydigan darajada oʻzgartirmasdan bardosh bera oladigan buzilish darajasining chegaralariga ega. Demak, qattiq materiallarning xarakteristikalari uning elastik chegaralarini, odatda, deformatsiyalar boʻyicha spetsifikatsiyani oʻz ichiga oladi. Elastiklik chegarasidan tashqarida, material elastik energiya shaklida bajarilgan mexanik ishning barcha energiyasini saqlamaydi. Moddaning yoki uning ichidagi elastik energiya konfiguratsiyaning statik energiyasidir. U asosan yadrolar orasidagi atomlararo masofalarni oʻzgartirish orqali saqlanadigan energiyaga toʻgʻri keladi. Issiqlik energiyasi — kinetik energiyaning material ichida tasodifiy taqsimlanishi, natijada muvozanat konfiguratsiyasi boʻyicha materialning statistik tebranishlari. Biroq, baʼzi oʻzaro taʼsir mavjud. Misol uchun, baʼzi qattiq jismlar uchun burilish, egilish va boshqa buzilishlar issiqlik energiyasini keltirib chiqarishi mumkin, bu esa materialning harorati koʻtarilishiga olib keladi. Qattiq jismlardagi issiqlik energiyasi koʻpincha fononlar deb ataladigan ichki elastik toʻlqinlar tomonidan tashiladi. Izolyatsiya qilingan ob’ekt miqyosida katta boʻlgan elastik toʻlqinlar odatda tasodifiy boʻlmagan makroskopik tebranishlarni hosil qiladi, chunki ularning tebranishlari ob’ekt ichidagi (elastik) potentsial energiya va umuman ob’ekt harakatining kinetik energiyasi oʻrtasidagi takroriy almashinuvdir. Elastiklik koʻpincha qattiq jismlar yoki materiallar mexanikasi bilan bogʻliq boʻlsa-da, hatto klassik termodinamikaga oid dastlabki adabiyotlarda ham „suyuqlikning egiluvchanligi“ yuqoridagi Kirishda keltirilgan keng taʼrifga mos keladigan tarzda aniqlanadi va qoʻllaniladi. Qattiq moddalarga baʼzan murakkab xatti-harakatlarga ega boʻlgan murakkab kristalli materiallar kiradi. Aksincha, siqiladigan suyuqliklarning va ayniqsa gazlarning xatti-harakati eʼtiborsiz boʻlgan murakkablik bilan elastik energiyaning mohiyatini koʻrsatadi. Oddiy termodinamik formula: d U = − P d V   , {\displaystyle dU=-P\,dV\ ,} Bu erda dU — qayta tiklanadigan ichki energiyaning cheksiz kichik oʻzgarishi U, P — qaraladigan material namunasiga qoʻllaniladigan bir xil bosim (birlik maydoni uchun kuch), va dV — ichki energiyaning oʻzgarishiga mos keladigan hajmning cheksiz oʻzgarishi. Minus belgisi paydo boʻladi, chunki dV musbat qoʻllaniladigan bosim bilan siqilish ostida salbiy boʻlib, ichki energiyani ham oshiradi. Orqaga qaytgandan soʻng, tizim tomonidan bajariladigan ish uning ichki energiyasining ortib borayotgan hajmning musbat dV ga mos keladigan oʻzgarishining salbiy qismidir. Boshqacha qilib aytadigan boʻlsak, tizim atrofdagi ishlarni bajarayotganda toʻplangan ichki energiyani yoʻqotadi. Bosim — bu stress va hajm oʻzgarishi material ichidagi nuqtalarning nisbiy masofasini oʻzgartirishga mos keladi. Yuqoridagi formulaning kuchlanish-deformatsiya-ichki energiya munosabatlari murakkab kristalli tuzilishga ega qattiq materiallarning elastik energiyasi uchun formulalarda takrorlanadi.