1
పాలియురేథేన్ పదార్థాలు అధిక ఉష్ణోగ్రతలను తట్టుకోగలవా? సాధారణంగా, పాలియురేథేన్ అధిక ఉష్ణోగ్రతలను తట్టుకోదు. సాధారణ PPDI వ్యవస్థతో కూడా, దీని గరిష్ట ఉష్ణోగ్రత పరిమితి సుమారు 150° మాత్రమే ఉంటుంది. సాధారణ పాలిస్టర్ లేదా పాలిఈథర్ రకాలు 120° కంటే ఎక్కువ ఉష్ణోగ్రతలను తట్టుకోలేకపోవచ్చు. అయితే, పాలియురేథేన్ ఒక అధిక ధ్రువణత గల పాలిమర్, మరియు సాధారణ ప్లాస్టిక్‌లతో పోలిస్తే, ఇది వేడిని ఎక్కువగా నిరోధిస్తుంది. అందువల్ల, అధిక-ఉష్ణోగ్రత నిరోధకత కోసం ఉష్ణోగ్రత పరిధిని నిర్వచించడం లేదా విభిన్న ఉపయోగాలను వేరు చేయడం చాలా కీలకం.
2
అయితే పాలియురేథేన్ పదార్థాల ఉష్ణ స్థిరత్వాన్ని ఎలా మెరుగుపరచవచ్చు? దీనికి ప్రాథమిక సమాధానం, ఇంతకు ముందు చెప్పిన అధిక క్రమబద్ధత గల PPDI ఐసోసయనేట్ వంటి పదార్థం యొక్క స్ఫటికత్వాన్ని పెంచడం. పాలిమర్ యొక్క స్ఫటికత్వాన్ని పెంచడం దాని ఉష్ణ స్థిరత్వాన్ని ఎందుకు మెరుగుపరుస్తుంది? దీనికి సమాధానం ప్రాథమికంగా అందరికీ తెలిసిందే, అదేమిటంటే, నిర్మాణం దాని ధర్మాలను నిర్ధారిస్తుంది. ఈ రోజు, అణు నిర్మాణ క్రమబద్ధతను మెరుగుపరచడం వల్ల ఉష్ణ స్థిరత్వంలో ఎందుకు మెరుగుదల వస్తుందో వివరించడానికి ప్రయత్నిద్దాం. దీనికి ప్రాథమిక ఆలోచన గిబ్స్ స్వేచ్ఛా శక్తి యొక్క నిర్వచనం లేదా సూత్రం నుండి వచ్చింది, అంటే △G=H-ST. సమీకరణంలో ఎడమ వైపు స్వేచ్ఛా శక్తిని, కుడి వైపు H ఎంథాల్పీని, S ఎంట్రోపీని మరియు T ఉష్ణోగ్రతను సూచిస్తాయి.
3
గిబ్స్ స్వేచ్ఛా శక్తి అనేది ఉష్ణగతి శాస్త్రంలోని ఒక శక్తి భావన, మరియు దాని పరిమాణం తరచుగా ఒక సాపేక్ష విలువగా ఉంటుంది, అనగా ప్రారంభ మరియు ముగింపు విలువల మధ్య వ్యత్యాసం. అందువల్ల, దాని సంపూర్ణ విలువను నేరుగా పొందలేము లేదా సూచించలేము కాబట్టి, దాని ముందు △ గుర్తును ఉపయోగిస్తారు. △G తగ్గినప్పుడు, అనగా అది రుణాత్మకంగా ఉన్నప్పుడు, రసాయన చర్య దానంతట అదే జరగగలదని లేదా ఒక నిర్దిష్ట ఊహించిన చర్యకు అనుకూలంగా ఉందని అర్థం. ఉష్ణగతి శాస్త్రంలో చర్య ఉందా లేదా అది తిరోగమన చర్యనా అని నిర్ధారించడానికి కూడా దీనిని ఉపయోగించవచ్చు. తగ్గుదల స్థాయిని లేదా రేటును చర్య యొక్క గతిశాస్త్రంగా అర్థం చేసుకోవచ్చు. H అనేది ప్రాథమికంగా ఎంథాల్పీ, దీనిని సుమారుగా ఒక అణువు యొక్క అంతర్గత శక్తిగా అర్థం చేసుకోవచ్చు. చైనీస్ అక్షరాల ఉపరితల అర్థం నుండి దీనిని సుమారుగా ఊహించవచ్చు, ఎందుకంటే అగ్ని అనేది...

4
S అనేది వ్యవస్థ యొక్క ఎంట్రోపీని సూచిస్తుంది, ఇది సాధారణంగా తెలిసినదే మరియు దీని అక్షరార్థం చాలా స్పష్టంగా ఉంటుంది. ఇది ఉష్ణోగ్రత Tకి సంబంధించి ఉంటుంది లేదా దాని పరంగా వ్యక్తీకరించబడుతుంది, మరియు దీని ప్రాథమిక అర్థం సూక్ష్మమైన చిన్న వ్యవస్థ యొక్క క్రమరాహిత్యం లేదా స్వేచ్ఛ యొక్క స్థాయి. ఈ సమయంలో, మనం ఈరోజు చర్చిస్తున్న ఉష్ణ నిరోధకతకు సంబంధించిన ఉష్ణోగ్రత T చివరకు కనిపించిందని గమనించే చిన్న మిత్రుడు గమనించి ఉండవచ్చు. ఎంట్రోపీ భావన గురించి నేను కొంచెం వివరిస్తాను. ఎంట్రోపీని క్రిస్టాలినిటీకి వ్యతిరేకంగా తెలివితక్కువగా అర్థం చేసుకోవచ్చు. ఎంట్రోపీ విలువ ఎంత ఎక్కువగా ఉంటే, అణు నిర్మాణం అంత క్రమరహితంగా మరియు గందరగోళంగా ఉంటుంది. అణు నిర్మాణం యొక్క క్రమబద్ధత ఎంత ఎక్కువగా ఉంటే, అణువు యొక్క క్రిస్టాలినిటీ అంత మెరుగ్గా ఉంటుంది. ఇప్పుడు, పాలియురేథేన్ రబ్బరు రోల్ నుండి ఒక చిన్న చతురస్రాన్ని కత్తిరించి, ఆ చిన్న చతురస్రాన్ని ఒక పూర్తి వ్యవస్థగా పరిగణిద్దాం. ఆ చతురస్రం 100 పాలియురేథేన్ అణువులతో తయారైందని భావిస్తే (వాస్తవానికి, N అణువులు ఉంటాయి), దాని ద్రవ్యరాశి స్థిరంగా ఉంటుంది. దాని ద్రవ్యరాశి మరియు ఘనపరిమాణం ప్రాథమికంగా మారనందున, మనం △G ని చాలా చిన్న సంఖ్యాత్మక విలువగా లేదా సున్నాకు అనంతంగా దగ్గరగా ఉండే విలువగా ఉజ్జాయింపుగా తీసుకోవచ్చు. అప్పుడు గిబ్స్ స్వేచ్ఛా శక్తి సూత్రాన్ని ST=H గా మార్చవచ్చు, ఇక్కడ T ఉష్ణోగ్రత మరియు S ఎంట్రోపీ. అంటే, పాలియురేథేన్ చిన్న చతురస్రం యొక్క ఉష్ణ నిరోధకత, ఎంతల్పీ H కి అనుపాతంలో మరియు ఎంట్రోపీ S కి విలోమానుపాతంలో ఉంటుంది. అయితే, ఇది ఒక ఉజ్జాయింపు పద్ధతి మాత్రమే, మరియు దీనికి ముందు (పోలిక ద్వారా పొందిన) △ ను చేర్చడం ఉత్తమం.
5
స్ఫటికత్వాన్ని మెరుగుపరచడం వల్ల ఎంట్రోపీ విలువ తగ్గడమే కాకుండా ఎంతాల్పీ విలువ కూడా పెరుగుతుందని సులభంగా కనుగొనవచ్చు, అంటే, హారాన్ని (T = H/S) తగ్గిస్తూ అణువును పెంచడం. ఇది ఉష్ణోగ్రత T పెరుగుదలకు స్పష్టంగా కనిపిస్తుంది మరియు T అనేది గ్లాస్ ట్రాన్సిషన్ ఉష్ణోగ్రత అయినా లేదా ద్రవీభవన ఉష్ణోగ్రత అయినా, ఇది అత్యంత ప్రభావవంతమైన మరియు సాధారణ పద్ధతులలో ఒకటి. ఇక్కడ గమనించవలసిన విషయం ఏమిటంటే, మోనోమర్ అణు నిర్మాణం యొక్క క్రమబద్ధత మరియు స్ఫటికత్వం, మరియు సముదాయం తర్వాత అధిక అణువుల ఘనీభవనం యొక్క మొత్తం క్రమబద్ధత మరియు స్ఫటికత్వం ప్రాథమికంగా సరళంగా ఉంటాయి, వీటిని సుమారుగా సమానంగా లేదా సరళ పద్ధతిలో అర్థం చేసుకోవచ్చు. ఎంతాల్పీ H ప్రధానంగా అణువు యొక్క అంతర్గత శక్తి ద్వారా అందించబడుతుంది, మరియు అణువు యొక్క అంతర్గత శక్తి అనేది విభిన్న అణు నిర్మాణాల యొక్క విభిన్న అణు పొటెన్షియల్ శక్తి ఫలితం, మరియు అణు పొటెన్షియల్ శక్తియే రసాయన పొటెన్షియల్, అణు నిర్మాణం క్రమబద్ధంగా మరియు వ్యవస్థీకృతంగా ఉంటుంది, అంటే అణు పొటెన్షియల్ శక్తి ఎక్కువగా ఉంటే, నీరు మంచుగా ఘనీభవించడం వంటి స్ఫటికీకరణ దృగ్విషయాలను ఉత్పత్తి చేయడం సులభం. అంతేకాకుండా, మనం 100 పాలియురేథేన్ అణువులను ఊహించుకున్నందున, ఈ 100 అణువుల మధ్య ఉండే పరస్పర చర్య శక్తులు కూడా ఈ చిన్న రోలర్ యొక్క ఉష్ణ నిరోధకతను ప్రభావితం చేస్తాయి. ఉదాహరణకు, భౌతిక హైడ్రోజన్ బంధాలు రసాయన బంధాలంత బలంగా లేనప్పటికీ, వాటి సంఖ్య (N) ఎక్కువగా ఉండటం వల్ల, సాపేక్షంగా ఎక్కువ అణువుల మధ్య ఉండే హైడ్రోజన్ బంధం యొక్క స్పష్టమైన ప్రవర్తన ప్రతి పాలియురేథేన్ అణువు యొక్క క్రమరాహిత్యాన్ని తగ్గించగలదు లేదా దాని కదలిక పరిధిని పరిమితం చేయగలదు. అందువల్ల, ఉష్ణ నిరోధకతను మెరుగుపరచడానికి హైడ్రోజన్ బంధం ప్రయోజనకరంగా ఉంటుంది.