Владимир Шмик
август 2016.
2454

Если стекло это жидкость,то почему оно бьется?

Ответить
Ответить
Комментировать
0
Подписаться
1
4 ответа
Поделиться

В вопросе есть неверное предположение, что жидкость не бьется. Жидкость очень даже бьется, только при этом "осколки" сразу принимают форму, обеспечивающую минимальную поверхностную энергию (то есть, шар, но сильно искаженный за счет того, что есть смачивание, сорбция, гравитация и прочие особенности реального мира). Отличия от стекла здесь в принципе: а) в прочности, которая у стекла заметно выше, чем у жидкостей с вязкостью не на много порядков выше, чем у воды, и б) в форме "осколков", у стекла она произвольная, у жидкости - нет (см. выше).

Теперь насчет более сложного вопроса о том, стекло - жидкость или нет. Тут нету строгого ответа, поскольку стекло - это не совсем строгое понятие и ответ будет зависеть от того, как определить стекло. Кроме того, есть стекло - как оконное стекло: смесь силикатов щелочных/щелочноземельных элементов, а есть стекло - как состояние вещества: идеально аморфное тело, в котором нет дальнего порядка. Очевидно, что если мы берем оконное стекло или что-то в этом роде, то мы имеем достаточно определенную систему со своими свойствами, ее можно хорошо описать на количественном уровне, а если мы берем стекло во втором смысле, то там уже начинаются сложности, поскольку это могут быть очень разные системы со своими хитростями. Нужно понимать, что стекло во втором смысле - это скорее модель, чем реальный объект. Что-то вроде идеального кристалла, у которого нет дефектов, нет границ и тд. Реальные системы, включая сюда и оконное стекло, могут достаточно сильно отличаться от идеального объекта и еще разительнее различаться между собой. 

Давайте про оконное стекло. Почему говорят, что такое стекло - не жидкость? Во-первых, это стекло, как и многие другие, не обладает текучестью ниже температуры стеклования. Все рассказы про "мее-е-едленно течет" - в топку. Не течет. Это вопрос энергии связи, которая, кстати, в стеклах бывает сильно разная, но в оконном стекле - это ионная связь, которая в данном случае весьма сильная, и ковалентная полярная связь в силикатных цепочках, которая еще сильнее. Течение, как упорядоченный сдвиг структурных элементов относительно друг друга, в стекле при комнатной температуре невозможен. Отсюда следует и то, что стекло никогда не примет форму сосуда. Ежели, скажем, его осколки накидать в кувшин, то, увы, ни через 10, ни через 10^10 лет вы оттуда не вынете слиток в форме кувшина. Таким образом, мы имеем противоречие с обычным определением жидкости как агрегатного состояния (постоянный объем, но принимает форму сосуда). То есть, стекло - не жидкость.

Теперь почему говорят, что стекло - жидкость. А вот тут интереснее. ОК, пусть стекло - твердое тело. Значит, если его нагревать, то рано или поздно оно расплавится. И да, все знают, что это так и есть - нагрейте стекло и оно станет мягким, а потом потечет. Ура, отлично! А теперь, пожалуйста, скажите мне температуру плавления стекла? То есть, температуру, при которой происходит переход из твердого состояние в жидкое, что является фазовым переходом первого рода, при котором происходит скачкообразное изменение первых производных термодинамических потенциалов по температуре, давлению и т.п. И который сопровождается резким выделением/поглощением тепла. Ой, а вот с этим сложно, этой температуры, гммм..., её просто нет. Равно как и скачкообразного изменения первых производных, увы. Нет перехода из твердого тела в жидкое, хотя после определенной температуры стекло уже вполне себе течет если не как вода, то как мёд примерно или там какой-нибудь кефир. А раз не было перехода, значит и при более низких температурах стекло было жидким, просто вязкость вот такая ого-го какая. То есть, стекло - жидкость.

В связи с такими ужасными противоречиями было введено специальное понятие т.н. "неосновного" агрегатного состояния - аморфное тело. То есть тело, которое не обладает дальним порядком структуры и проявляет как некоторые свойства твердых тел, так и некоторые свойства жидких тел. Его можно рассматривать как переохлажденную жидкость или как твердое тело, лишенное дальнего порядка, но и то и другое будет лишь некоторым приближением. В зависимости от температуры, при которых мы его рассматриваем, и от типа связей внутри него оно может быть больше похоже на твердое тело, а может быть больше похоже на жидкость, но не является ни тем, ни другим. "Оконное" стекло - это пример такого аморфного тело, только обычно все-таки с кристаллическим вкраплениями из-за неизбежных несовершенств при производстве, не идеально аморфное тело.

1
Прокомментировать

Потому что жидкость доже "бьётся". Никогда не видели, как капля воды, упав с высоты, разлетается в разные стороны?

А так как вязскость воды и стекла не сопоставимы, осколки воды сразу принимают "удобную" форму, а осколки стекла -- через тысячи лет.

1

Все же , осколки стекла даже через тысячи лет не примут удобную форму . В вопросе ошибка. Стекло не жидкость.

0
Ответить
Прокомментировать

Стекло в обычных условиях не является жидкостью.

Агрегатное состояние обычного стекла - стеклообразное состояние. Это твёрдое аморфное метастабильное состояние вещества, в котором нет выраженной кристаллической решётки, условные элементы кристаллизации наблюдаются лишь в очень малых кластерах (в так называемом «среднем порядке»).

1

Если Вы пишите научным языком, будьте добры соблюдать терминологию. Есть только 4 агрегатных состояния, стеклообразного среди них нет.

0
Ответить
Прокомментировать
Читать ещё 1 ответ
Ответить