Szkło jest amorficzną formą materia. To jest ciało stałe. Być może słyszałeś różne wyjaśnienia dotyczące tego, czy szkło powinno być klasyfikowane jako ciało stałe, czy jako ciecz. Oto spojrzenie na współczesną odpowiedź na to pytanie i wyjaśnienie za nim.
Kluczowe informacje: Czy szkło jest cieczą czy ciałem stałym?
- Szkło jest ciałem stałym. Ma określony kształt i objętość. Nie płynie. W szczególności jest to amorficzne ciało stałe, ponieważ cząsteczki dwutlenku krzemu nie są upakowane w sieci krystalicznej.
- Powodem, dla którego ludzie myśleli, że szkło może być płynem, było to, że stare szklane okna były grubsze u dołu niż u góry. Szkło było grubsze w niektórych miejscach niż w innych ze względu na sposób jego wykonania. Został zainstalowany z grubszą częścią na dole, ponieważ był bardziej stabilny.
- Jeśli chcesz uzyskać techniczne, szkło może być płynem, gdy jest podgrzewane, aż się stopi. Jednak w temperaturze pokojowej i pod ciśnieniem ochładza się w ciało stałe.
Czy szkło jest płynem?
Rozważ cechy cieczy i ciał stałych. Ciecze mają określona objętość, ale przyjmują kształt swojego pojemnika. Bryła ma stały kształt, a także stałą objętość. Tak więc, aby szkło było cieczą, musiałoby być w stanie zmienić jego kształt lub przepływ. Czy szkło płynie? Nie!
Prawdopodobnie pomysł, że szkło jest cieczą, zrodził się z obserwacji starego szkła okiennego, które jest u dołu grubsze niż u góry. Daje to wrażenie, że grawitacja mogła spowodować powolny przepływ szkła.
Jednak szkło działa nie płynąć z czasem! Starsze szkło ma różne grubości ze względu na sposób, w jaki zostało wykonane. Szkło, które zostało wydmuchane, będzie pozbawione jednorodności, ponieważ pęcherzyk powietrza użyty do rozcieńczenia szkła nie rozszerza się równomiernie przez początkową szklaną kulę. Szkło, które zostało odwirowane na gorąco, również nie ma jednolitej grubości, ponieważ początkowa szklana kula nie jest idealną kulą i nie obraca się z idealną precyzją. Szkło wylano, gdy stopiony jest grubszy na jednym końcu i cieńszy na drugim, ponieważ szkło zaczęło się ochładzać podczas procesu nalewania. Rozsądne jest, aby grubsze szkło albo uformowało się na dnie płyty, albo zostało zorientowane w ten sposób, aby szkło było jak najbardziej stabilne.
Nowoczesne szkło wytwarzane jest w taki sposób, aby miał jednakową grubość. Kiedy patrzysz na nowoczesne szklane okna, nigdy nie widzisz, że szkło u dołu staje się grubsze. Możliwe jest zmierzenie dowolnej zmiany grubości szkła za pomocą lasera techniki; takich zmian nie zaobserwowano.
Szkło float
Płaskie szkło stosowane w nowoczesnych oknach jest wytwarzane w procesie szkła float. Stopione szkło unosi się na kąpieli ze stopionej cyny. Azot pod ciśnieniem jest nakładany na górną część szkła, dzięki czemu uzyskuje gładkie lustro. Gdy schłodzone szkło jest ustawione pionowo, ma ono i utrzymuje jednolitą grubość na całej swojej powierzchni.
Amorficzne ciało stałe
Chociaż szkło nie płynie jak ciecz, nigdy nie osiąga krystalicznej struktury, którą wiele osób kojarzy z ciałem stałym. Jednak wiesz z wielu ciał stałych które nie są krystaliczne! Przykłady obejmują blok drewna, kawałek węgla i cegłę. Większość szkła składa się z dwutlenku krzemu, który faktycznie tworzy kryształ w odpowiednich warunkach. Wiesz ten kryształ jak kwarc.
Fizyka Definicja szkła
W fizyce szkło definiuje się jako dowolne ciało stałe, które powstaje w wyniku szybkiego gaszenia stopu. Dlatego szkło jest z definicji lite.
Dlaczego szkło miałoby być płynne?
Szkło nie ma przejścia fazowego pierwszego rzędu, co oznacza, że nie ma objętości, entropii i entalpii w całym zakresie przejścia szklanego. To odróżnia szkło od typowych ciał stałych, tak że pod tym względem przypomina ciecz. Struktura atomowa szkła jest podobna do tej przechłodzonej cieczy. Szkło zachowuje się jak ciało stałe, gdy jest schładzane poniżej temperatura zeszklenia. Zarówno w szkle, jak i krysztale, translacyjny i ruch obrotowy jest naprawiony. Pozostaje wibracyjny stopień swobody.