Tofauti kuu kati ya nishati ya matatizo na nishati ya upotoshaji ni kwamba nishati ya matatizo inahusiana na mabadiliko ya ujazo katika mfumo, ambapo nishati ya upotoshaji inahusiana na mabadiliko ya umbo la mfumo.
Masharti, matatizo ya nishati na nishati ya upotoshaji yanahusiana na mifumo halisi. Tunaweza kufafanua msongamano wa nishati katika hatua moja katika dutu dhabiti kwa kutumia vijenzi viwili tofauti: nishati ya mkazo na nishati ya upotoshaji. Nishati ya mkazo inahusiana na mabadiliko ya ujazo wa mfumo tunaozingatia, wakati nishati ya upotoshaji inahusiana na mabadiliko ya umbo.
Strain Energy ni nini?
Nishati ya mkazo ni nishati inayoweza kunyumbulika ambayo waya inaweza kupata wakati wa kurefushwa kwa nguvu ya kukaza. Tunaweza kutoa mkazo wa nishati ya nyenzo laini laini kama ifuatavyo:
U=½ Vσε
Ambapo U ni mzigo wa nishati, σ ni mfadhaiko na ε ni mkazo. Tunapozingatia matatizo ya molekuli katika molekuli, tunaweza kuona nishati ya mkazo ikitolewa wakati atomi zinazounga mkono zinaruhusiwa kujipanga upya wakati wa mmenyuko wa kemikali. Hapa, kazi ya nje iliyofanywa kwenye dutu ya elastic ambayo inasababisha kupotosha kutoka kwa hali yake isiyo na mkazo hubadilika kuwa nishati ya shida. Nishati ya mkazo ni aina ya nishati inayowezekana. Tunaweza kuona kwamba nishati ya mkazo inayokuja katika mfumo wa ubadilikaji nyumbufu, inaweza kurejeshwa lakini kwa namna ya kazi ya kiufundi.
Kielelezo 01: Mchoro wa Dhiki dhidi ya Mkazo wa Ductile Material
Kwa mfano, cyclopropane ina joto la mwako ambalo ni la juu sana (juu kuliko propane) kwa kila kitengo cha ziada cha methyl (CH2 unit). Kwa hivyo, misombo yenye nguvu kubwa isiyo ya kawaida ni pamoja na tetrahedrane, propellanes, makundi yanayofanana na cubane, fenestrane, na cyclophanes.
Nishati ya Upotoshaji ni nini?
Nishati ya upotoshaji ni aina ya nishati inayohusika na mabadiliko ya umbo la dutu. Ni mojawapo ya vipengele viwili vya msongamano wa nishati ya matatizo, ambapo aina nyingine ya nishati ni nishati ya shida. Tunaweza kuupa uhusiano huu kama ifuatavyo:
Ud=Uo – Uh
Ambapo Ud ni msongamano wa nishati, Uo ni nishati ya mkazo na Uh ni nishati ya upotoshaji. Tunaweza kutumia mlingano huu kupata hali ya mwisho ya kutofaulu kulingana na nadharia ya Von-mise.
Tunaweza kuelezea nishati ya upotoshaji kama kiasi kinachoelezea ongezeko la msongamano wa nishati ya dutu kama vile kioevu au fuwele. Mabadiliko haya ya nishati ya bure hutokea kwa sababu ya upotovu kutoka kwa usanidi wa dutu iliyopangwa kwa usawa. Neno hili pia linajulikana kama Franck free energy, lililopewa jina la mwanasayansi Frederick Charles Frank.
Kuna tofauti gani kati ya Nishati ya Aina na Nishati ya Upotoshaji?
Kuna vipengele viwili vya msongamano wa nishati ya dutu ngumu: mchujo wa nishati na nishati ya upotoshaji. Nishati ya mkazo ni nishati inayoweza kunyumbulika ambayo waya inaweza kupata wakati wa kurefushwa kwa nguvu ya kunyoosha huku nishati ya upotoshaji ni aina ya nishati inayohusika na mabadiliko katika umbo la dutu. Tofauti kuu kati ya nishati ya shida na nishati ya upotoshaji ni kwamba nishati ya shida inahusiana na mabadiliko ya ujazo katika mfumo, wakati nishati ya upotoshaji inahusiana na mabadiliko ya umbo la mfumo. Zaidi ya hayo, mlinganyo wa nishati ya mkazo ni U=½ Vσε, ambapo U ni nishati ya mkazo, σ ni mkazo na ε ni mkazo. Ambapo, mlinganyo wa nishati ya upotoshaji ni Ud=Uo - Uh ambapo Ud ni msongamano wa nishati.
Infographic ifuatayo ni muhtasari wa tofauti kati ya nishati ya matatizo na nishati ya upotoshaji katika muundo wa jedwali.
Muhtasari – Chuja Nishati dhidi ya Nishati ya Upotoshaji
Kuna vipengele viwili vya msongamano wa nishati ya msongo wa dutu ngumu inayoitwa nishati ya mkazo na nishati ya upotoshaji. Tofauti kuu kati ya nishati ya matatizo na nishati ya upotoshaji ni kwamba nishati ya mkazo inahusiana na mabadiliko ya ujazo katika mfumo ilhali nishati ya upotoshaji inahusiana na mabadiliko ya umbo la mfumo.
