Av Grahame Turner Uppdaterad 24 mars 2022
anopdesignstock/iStock/Getty Images
Många naturliga material expanderar när de värms upp och drar ihop sig när de kyls, men ett gummiband gör tvärtom. När du blåser en hårtork på den förkortas bandet och när du placerar det i frysen sträcker det sig.
Gummi är en tvärbunden polymer vars kedjor är intrasslade som ett garnnystan. I fast tillstånd kläms kedjorna ihop i en slumpmässig spolkonfiguration. Temperaturen förändrar kedjornas kinetiska energi:värme ökar deras vibrationer, medan kyla saktar ner den.
Vid omgivningsförhållanden motstår de intrasslade kedjorna förlängning. När du drar i ett gummiband rätas kedjorna ut och lagrar elastisk energi. När du släpper den kollapsar kedjorna tillbaka till sitt hoprullade tillstånd och bandet snäpper tillbaka till sin ursprungliga längd.
Uppvärmning av bandet "lindar upp" spolstrukturen. Den ökade rörelsen gör att kedjorna kan anpassas mer linjärt, vilket minskar volymen de upptar. Som ett resultat av detta krymper bandet, även om de enskilda polymermolekylerna fortfarande rör sig snabbare. Denna kontraintuitiva effekt är väl dokumenterad inom polymerfysikforskning.
Kylning vänder processen. Kedjorna blir styvare och tvingas in i ett tätare och mer effektivt packningsarrangemang. Bandet förlängs därför något och blir mer elastiskt, vilket gör det lättare att sträcka ut.
Sammanfattningsvis härrör den uppenbara motsättningen mellan gummis beteende och de flesta material från den unika intrasslade strukturen hos dess polymerkedjor och hur temperaturen ändrar deras rörelse.
