В мире немало веществ, которые выглядят не вполне такими, чем являются на самом деле. Одно из них — стекло, которое мы представляем твердым. А по строению этого вещества оно относится… к жидкостям.
Твердое и жидкое — понятия неочевидные
Наши представления об окружающих веществах не всегда совпадают с истинным положением дел. Так обстоит, например, с понятиями твердости и жидкого состояния. Показательный пример — каменноугольный пек. На вид он абсолютно твердый. На деле — жидкое вещество, но с очень высокой степенью вязкости. По сравнению с водой он более вязкий в 230 миллиардов раз. Для сравнения: вязкость оливкового масла в 100 раз превосходит аналогичный показатель воды.
Специалисты Кливлендского университета провели эксперимент, что считается самым длительным в мире. Он стартовал еще в 1927 году, тогда кусок пека уложили в воронку и вели наблюдение. Результат: 9 капель за 90 лет! Но они все же вытекли, упали в воронку.
С мантией Земли обратная картина. Она твердая, но время от времени становится текучей из-за особенностей строения и огромной температуры. Мантия прорывается на поверхность в виде лавы. Это происходит при землетрясениях и извержении вулканов.
Получается, что твердое и жидкое состояние могут иметь разные тела. Например, очень твердый металл плавится и становится текучим при высокой температуре. То есть, твердость, по сути, понятие относительное.
Как стекло стекает…
Непросто все и с таким привычным нам веществом как стекло. Ученые уверяют, что это аморфное тело, то есть, вязкая жидкость, только с очень высоким коэффициентом вязкости.
Твердое вещество должно иметь упорядоченную структуру, а стекло, то есть, застывшая масса диоксида кремния, такой стройной структурой не обладает. По всей видимости, это связано с процессом производства этого востребованного материала. Расплавленную массу приходится охлаждать очень быстро. Это нужно для того, чтобы придать стеклу заявленные свойства.
В процессе такого ускоренного застывания молекулам просто не хватает времени, чтобы создать кристаллическую решетку. Оно выглядит твердым и является таким наощупь, поскольку молекулы диоксида кремния химически очень плотно связаны.
Как проявляется отсутствие упорядоченного внутреннего строения? В текучести, хотя она и происходит очень медленно.
Заметить данный эффект можно на примере стекол в окнах старых домов. Если они стоят по несколько десятков лет, то внизу они утолщаются, а вверху, наоборот, становятся тоньше. Потому и дребезжат, т.к. болтаются в верхних зазорах. Причина проста: часть вещества за долгий период стекает вниз.
