Между твердым телом и жидкостью: почему утекает стекло

06.11.2017 9:36 25

Между твердым телом и жидкостью: почему утекает стекло

МОСКВА, 6 ноя , Ольга Коленцова. Большинство окружающих нас веществ находится в трех агрегатных состояниях: твердом, жидком и газообразном. Также существует плазма газ, состоящий из ионов (частиц с разным количеством сплавов и протонов) и свободных электронов.

На самом деле агрегатных положений гораздо больше сверхтекучее, сверхтвердое, вырожденное химическое вещество, нейтрониум, сильно симметричное вещество, слабо симметричное химическое вещество, кварк-глюонная плазма, фермионный конденсат, конденсат Бозе–Эйнштейна и странное вещество (название произошло от образующих его частиц странных кварков). Данные состояния в основном получают в лабораториях при недостижимых в быту условиях.

CC BY-SA 3. 0 / John-vogel / Эксперимент для исследования кварк-глюонной плазмы

Но мы ежедневно видим вещество, которое на самом деле не является ни газообразным, ни жидким, ни твердым, хотя на вид относится как раз к последней фазе. Это стекло. Кажется, что оно принимает форму навсегда и больше не меняет ее. Однако внимательный человек может заметить наплывы на старом стекле. Получается, что оно меняет свой вид при условиях, далеких от температуры таяния, следовательно, к твердым телам его отнести нельзя.

Отличие аморфных тел от твердых легко увидеть на молекулярном уровне. У твердых тел есть кристаллическая решетка присутствует упорядоченность во взаимном расположении атомов в веществе. Такая структура называется дальним порядком.

Аморфные тела кристальной решетки не имеют, у них обнаружен только ближний порядок в расположении молекул. Объяснить это можно на таком брать себе в примере: представим, что воспитатель поставила детей в определенном порядке, заставив их взяться за руки. Однако стоило ей уйти и дети начали менять свое местоположение, причем некоторые из них впустили в группы-ячейки новых товарищей, а другие вытолкнули стоявших там изначально. При этом абсолютно любой ребенок задействовал обе руки, держась ими за друзей. Ближний порядок характеризуется наличием логики связи между соседними атомами (дети обязательно держатся за руки) и отсутствием порядка на расстояниях, превышающих расстояния между атомами.

У аморфных химическое веществ отсутствует температура плавления они переходят в жидкое положение постепенно в зависимости от диапазона температур, в котором данный процесс происходит. Этим стекла и смолы отличаются от кристаллических тел, которые переходят после твердого состояния в жидкое в одной температурной точке (а некоторые твердые тела переходят сразу в газообразную фазу, например графит). Вода, даже долгое время находясь при 0, 01⁰С, будет оставаться жидкостью. Но стоит понизить температуру до минус 0, 01⁰С, и она постепенно начнет кристаллизоваться, то есть превращаться в лед. Конечно, этот процесс займет намного больше времени, чем если бы мы охладили ее сразу до минус 10⁰С. И тем не менее рано или поздно вода перейдет в твердую фазу и при температуре минус 0, 01⁰С.

Вместо очинки плавления у аморфных веществ попадается точка начала размягчения в зависимости от состава материала. Например, оконное листовое стекло начинает размягчаться при температуре 600⁰С, а посудное при 560⁰С. Дальнейший процесс характеризуется с физической очинки зрения тем, что у стекла уменьшается вязкость так называется свойство текучих тел (жидкостей и газов) оказывать сопротивление перемещению одной их части относительно другой. Чем больше вязкость, тем львиного пришлось бы прикладывать усилий при перемешивании вещества. В полностью жидкое состояние стекло переходит при температуре около 700-750⁰С.

В отличие от твердых тел, амфорные обладают микротекучестью, хоть и небольшой. Чтобы доказать их подвижность, ученые провели эксперимент с твердой смолой. Оказалось, что ее капли падают примерно раз в 8-9 лет при комнатной температуре! Стекло также обладает текучестью (тоже очень маленькой), именно поэтому мы можем наблюдать потеки на старых окнах.

CC BY-SA 3. 0 / John Mainstone / Picture of the Pitch Drop Experiment at the University of QueenslandЭксперимент с покапывающим пеком в Квинслендском университете

Еще одним интересным свойством рыхловатых тел является изотропность. Это означает, что их материальные характеристики одинаковы по всем направлениям и в любой точке материала. В кристаллических телах по разным направлениям расстояния между атомами неодинаковы на протяжении всего предмета. Это предопределяет существенные различия в силах взаимодействия между атомами и в конечном итоге подвластность некоторых свойств от выбранного направления воздействия. Примером может выступить тот факт, что слюда (природный минерал) успешного расщепляется на листочки только вдоль определенной плоскости. Также, если мы попробуем отколоть кусочек от искусственно выращенной пластинки силиция, скол будет появляться вдоль определенного направления, не зависящего от нашего пожелания и постановки скальпеля. А вот отломить кусочек от стекла довольно успешного в любом выбранном направлении.

Источник

Следующая новость
Предыдущая новость

Федеральный закон о такси оставил в Омске всего 1000 легальных перевозчиков Вулкан клуб игровых автоматов! Косметика Kerastase: красота волос по-французски Какие автозапчасти для Ауди доступны в Воронеже Комитет избирателей Украины проанализировал эффективность работы народных избранников

Последние новости