Часто слышал, что стекло – это на самом деле супервязкая жидкость. В качестве доказательства мне приводили такой факт: обычное оконное стекло имеет утолщение книзу. Это происходит якобы потому, что стекло потихоньку стекает. Только стекло надо смотреть старое, которому несколько десятков лет.
Ну, когда я это слышал, то сначала принимал на веру, но затем задумывался. Если стекло «течет вниз», то оно должно истончаться и уменьшаться вверху, чтобы стать потолще внизу, разве не так? Но даже самое старое стекло не уменьшало свою высоту. К тому же, стекла есть в таких вещах, которым не десятки, а сотни лет: телескопы, витражи на храмах и тому подобные. Но удивительное дело: телескопы, чьи линзы от малейшего дефекта стекла должны были бы показывать далекие объекты с искажениями, работали исправно. А витражи, которые за тысячу лет должны были бы вообще стечь на пол храма, всё еще в своих рамах. Значит, стекло – это не жидкость?
Ну - и да, и нет. Вообще, что считать жидкостью, а что – твердым телом? В чем разница между ними?
Чем отличается жидкость от твердого тела
Молекулы жидкости находятся очень близко друг к другу, но находятся в постоянном движении. Единственная причина, по которой они не разлетаются друг от друга – у них очень мало собственной энергии, хотя отдельные молекулы, бывает, вылетают (вспомните, как высыхает влажный пол после того, как его помыли).
В твердых телах молекулы и атомы расположены в определенном порядке, который называется кристаллической решеткой. Ну, это как выстраивать башню из игральных карт, только очень-очень большую, в которой карты очень-очень маленькие. Если посмотреть на неё со стороны, то можно выделить самый базовый элемент, «кирпичик», из которых выстроена вся структура.
Вот и твердое тело обладает структурой, которая непрерывна в любом масштабе: пять-шесть молекул соединяются между собой определенным образом. Эти соединенные между собой пять-шесть молекул (их число зависит от самого вещества, может быть два, три, да сколько угодно) соединяются еще с несколькими такими же группами, в которых молекулы соединены точно так же. Затем эта структура соединяется с несколькими другими и так далее.
Что такое стекло на самом деле
Стекло – это пограничное состояние между жидкостью и твердым телом. Его молекулы тоже выстроены в каком-то порядке, но только до определенного масштаба, дальше наступает хаос. Куски кристаллической решетки так и остаются в структуре стекла. Можно сказать, что стекло – это жидкость, которая застыла на пути превращения в твердое тело, и в этом состоянии оно может находиться очень долго. Но насколько?
Есть такой эксперимент с веществом под названием пек, который продолжается уже девяноста лет. Эта субстанция настолько вязкая, что необходимо около десяти лет, чтобы упала одна капля! С виду это твердое тело, но в действительности – жидкость, просто очень вязкая. Но вязкость стекла намного выше – в среднем, где-то в миллиард раз! Даже свинец намного текучее, но никто не станет утверждать, что это жидкость. Так что приходим к однозначному выводу: стекло – это твердое тело, просто необычное по своему строению и методу получения.
Как получают стекло
А получается стекло, когда силикатный расплав очень быстро охлаждается и не успевает создать кристаллическую решетку. Любое вещество можно таким образом перевести в стеклообразный материал (но прозрачным оно не будет). Например, если охладить расплавленный металл очень быстро, буквально за доли секунды. Эти «металло-стекла» обладают совершенно другими свойствами по сравнению с классическими кристаллическими веществами.
