rilassamento

rilassamento

Processo fisico nel quale un sistema sollecitato tende a portarsi in una condizione di equilibrio secondo modalità e tempi regolari e prevedibili. Più in generale, un processo di rilassamento rappresenta la reazione ritardata di un sistema a una perturbazione esterna. In presenza di una singola perturbazione di durata limitata, il rilassamento corrisponde al ritorno allo stato iniziale, una volta trascorso un certo tempo (detto tempo di rilassamento). Se la perturbazione è periodica si ha uno sfasamento tra la sollecitazione e la risposta del sistema. Tipicamente, il tempo di rilassamento è dato da una costante-tempo definita come l’istante in corrispondenza del quale il valore di un parametro fondamentale del sistema si è ridotto a 1/e del valore iniziale. Più precisamente, il tempo di rilassamento rappresenta una misura del periodo di transizione dallo stato di non equilibrio a quello di equilibrio del sistema. Se i tempi di rilassamento del sistema sono inferiori rispetto alle scale temporali tipiche del sistema per le trasformazioni di stato, allora il sistema si dice non statico; in caso contrario si dice quasi-statico. In termodinamica, i processi di rilassamento sono considerati processi irreversibili. Uno dei principali fenomeni di rilassamento è il cosiddetto rilassamento dielettrico, che consiste in un ritardo nella risposta di un materiale dielettrico dovuta all’incapacità della polarizzazione molecolare di rispondere istantaneamente a un campo elettrico che varia nel tempo. Alla frequenza delle microonde il rilassamento dielettrico corrisponde a una variabilità della permittività in funzione della frequenza, descritta dall’equazione di Debye. Nei fluidi si parla invece di rilassamento viscoelastico: per es., i polimeri sottoposti a una deformazione costante manifestano una tensione meccanica decrescente con il tempo. In questo caso il tempo di rilassamento è una misura della durata temporale che la catena polimerica richiede per tornare allo stato di equilibrio dopo essere stata allungata per effetto di una deformazione meccanica. Tale tempo dipende in generale dalla massa della molecola e, data la presenza di molecole di diversa lunghezza, richiede una trattazione statistica. Il fenomeno del rilassamento è di primaria importanza anche nei vetri. I solidi amorfi mostrano infatti una dipendenza dalla temperatura del moto molecolare, che può essere calcolata come il tempo di rilassamento medio del solido nello stato metastabile di liquido sottoraffreddato o vetro.

→ Irreversibilità; Vetri: fenomeni di non equilibrio