ISSN:
0025-116X
Keywords:
Chemistry
;
Polymer and Materials Science
Source:
Wiley InterScience Backfile Collection 1832-2000
Topics:
Chemistry and Pharmacology
,
Physics
Description / Table of Contents:
A transformation of chemical into mechanical energy is shown to occur with the help of a filament, containing equal parts of polyvinylalcohol and polyacrylic acid by stretching the filament through addition of alcali to the embedding medium, attaching its lower end to a weight and consequently producing a contraction of the filament through the addition of acid to the embedding liquid. The demonstration of the details of this energy trailsformation and the proof of an up to 100% efficiency is facilitated by the use of a cross-striated system in which soft contriictilc and thin hard non contractilc layers are alternating and which contracts and dilates through the action of chemical or mechanical means at constant cross-section.A mechanical dilation of the cross-striated rod produces an increase of the hydrogen ion activity in the embedding medium which is fundamental for the energy transformation. If the mechanically unloaded croes-striated rod is dilated from L1 to L2 by increasing the degree of neutralisation from α1 to α2 through addition of NaOH and if the degree of neutralisation is consequently reduced from α2 to α1 at constant length L2 of the rod, the free energy of neutralisation of the a1cali used for the stretching with the acid used for the reestahlishment of α1 is exactly equal to the mechanical energy delivered during the mcchanical contraction from L2 to L1 (at constant α1).A similar result is also obtained for the homogeneous pH sensitive system; it may be generalized to hold principally for contractile redox-systems and presumably also for further contractile high polymer systems. The production of mechanical from chemical energy through high polymer corktractile systems is obviously therefore a general principle fully equivalent to other known ways of energy production.
Notes:
Eine Verwandlung von chemischer in mechanische Energie läßt sich mit Hilfe von in Wasser gequollenen, gleiche Teile Polyvinylalkohol und Polycrylsäure enthaltenden Lamellen herbeiführen. Dies kann dadurch erreicht werden, werden, daß die unbelastete Lamelle durch Zusatz von Natriumhydroxyd zur Einbettungsflüssigkeit gedehnt, dann mit einem Gewicht verbunden und hierauf durch Zusatz von Salzsäure zur Einbettungsflüssigkeit zur Kontraktion gebracht wird. Für die Beschreibung des Wirkungsmechanismus und für den Nachweis, daß mit Hilfe eines solchen Systems eine quantitative verwandlung von freier chemischer Energie in mechanische Energie möglich ist, war die Herstellung eines quergestreiften kontrakktilen Systems eine Erleichterung. Das quergestreifte System, bei welchem in der Längsrichtung der Lamelle kontraktile und harte nicht-kontraktile Schichten miteinander abwechseln, hat die Eigenschaft, daß chemische und mechanische Dilatationen und Kontraktionen unter genauer Konstanthaltung des Querschnittes der Lamelle erfolgen.Für die Verwandlung von chemischer in mechanische Energic ist vor allem die feststellung bedeutungsvoll, daß bei einer bei konstantem Neutralisationsgrade (und konstantem Querschnitt) vorgenommenen mechanischen Dehnung eine Erhöhung der Wasserstoffionenaktivität in der Einbettungsflüssigkeit stattfindet. Falls die mechanisch nicht belastete Lamelle durch Zusatz von NaOH, d. h. durch Erhöhung des Neutralisationsgrades von α1 auf α2, von der Länge L1 aluf die Länge L2 gedehnt wird, und wenn anschließend unter Konstanthaltung von L2 der Neutralisationsgrad durch Zusatz von Säure von α2 auf α1 zurückgebracht wird, so zeigt die quantitative Betrachtung, daß die freie Energie der Neutralisation der zur Streckung verwendeten NaOH mit der zur Rückführung des Ionisierungsgrades benötigten HCI genau gleich ist der mechanischen Arbeit, welche bei der mechanischen Verkürzung der Lamelle (bei konstantem α1) von L2 auf L1 geleistet wird.Die Überlegung läßt sich vom quergestreiften System auf das homogene pH-empfindliche System ausdehnen, und sie läßt sich weitgehend auf kontraktile Redox-Systeme und vermutlich auf weitere hochpolymere Systeme übertragen. Die Erzeugung von mechanischer aus chemischer Energie durch makromolekulare Systeme tritt damit als ebenbürtiges Prinzip zur Energieerzeugung neben die anderen bekannten Methoden.
Type of Medium:
Electronic Resource
URL:
http://dx.doi.org/10.1002/macp.1960.020350110
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