Di Grahame Turner Aggiornato il 24 marzo 2022
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Molti materiali naturali si espandono quando riscaldati e si contraggono quando vengono raffreddati, ma un elastico fa il contrario. Quando ci soffi sopra un asciugacapelli, la fascia si accorcia e quando la metti nel congelatore si allunga.
La gomma è un polimero reticolato le cui catene sono aggrovigliate come un gomitolo. Allo stato solido, le catene sono incastrate insieme in una configurazione a spirale casuale. La temperatura modifica l'energia cinetica delle catene:il caldo ne aumenta la vibrazione, mentre il freddo la rallenta.
In condizioni ambientali, le catene aggrovigliate resistono all'estensione. Quando tiri un elastico, le catene si raddrizzano, immagazzinando energia elastica. Quando lo rilasci, le catene ritornano al loro stato arrotolato e il cinturino ritorna alla sua lunghezza originale.
Il riscaldamento della fascia “srotola” la struttura della bobina. Il maggiore movimento consente alle catene di allinearsi in modo più lineare, riducendo il volume che occupano. Di conseguenza, la banda si restringe, anche se le singole molecole del polimero si muovono ancora più velocemente. Questo effetto controintuitivo è ben documentato nella ricerca sulla fisica dei polimeri.
Il raffreddamento inverte il processo. Le catene diventano più rigide e sono costrette ad adottare una disposizione di imballaggio più stretta ed efficiente. La fascia quindi si allunga leggermente e diventa più elastica, facilitandone l'allungamento.
In sintesi, l'apparente contraddizione tra il comportamento della gomma e quello della maggior parte dei materiali deriva dalla struttura unica delle sue catene polimeriche e dal modo in cui la temperatura ne altera il movimento.
