Сталкиваясь в жизни с великим множеством вещей и предметов, мы часто даже не подозреваем того, что они могут иметь весьма удивительные свойства. Здесь мы попытаемся обсудить твердость отдельных материалов и те результаты, которые вытекают из этих свойств.
Большое количество землетрясений и их жертв заставляет нас задуматься о том, насколько же тверда земля, на которой мы с вами живем? Что вообще означает такое понятие, как "твердость"?
Рассмотрим в качестве примера каменноугольный пек. С первого взгляда кажется, что это твердое вещество, но это не так. На самом деле он является жидкостью, только очень вязкой.
Что такое вязкость? Вязкость характеризует меру сопротивления жидкости растеканию. Этот показатель у пека выше, чем у воды в 230 миллиардов раз. Самый продолжительный по времени эксперимент был проведен в университете Кливленда над песком: его в 1927 году поместили в воронку, и за все 90 лет из нее просочилось всего 9 капель!
Стекло — это тоже вязкая жидкость. Его отличительная особенность — это то, что оно еще и аморфное тело. Его молекулы не находятся в виде упорядоченной структуры. Процесс перехода стекла из жидкого состояния в твердое настолько стремителен, что они не успевают создать кристаллическую решетку. Стекло только выглядит твердым, так как его частицы скреплены друг с другом предельно тесно, они не проскальзывают между собой. Именно отсутствие кристаллической структуры и определяет то, что стекло по сути своей — это жидкость, даже если оно кажется твердым. Оконные стекла, которые простояли в держащих их рамах много лет, имеют вверху меньшую толщину, чем внизу. Оно медленно, но со временем стекает. Поэтому у старых оконных рам начинают дребезжать стекла (паз, который держит этот материал, оказывается шире).
Теперь обратимся к строению Земли. Точнее, к внутренней ее части. Еще со школы всем нам известно, что под толщей земной коры находится мантия, которая определяет движение тектонических плит, и, соответственно, является причиной землетрясений. Мантия — твердая или жидкая? Мы не можем ее увидеть, но лаву, которая является раскаленным камнем, наблюдали многие. Она похожа на жидкость, потому что течет. Тем не менее — это твердое тело. Так каким же образом течет камень? Ответ кроется в том, что кристаллы, составляющие его, пребывают в неидеальном состоянии, в них часто отсутствует тот или иной атом. Вязкость мантии имеет много общего с вязкостью стекла, только в несколько раз выше.
Здесь надо понимать, что вязкость — это свойство жидких тел, а пластичность — твердых. И их значения не абсолютны, а относительны.
Все тела можно отнести как к твердым, так и жидким одновременно. Разница лишь во времени протекания процесса. Если задействованы огромные значения массы и силы, то разница между ними стирается.
Определения, которые мы сами же и создаем, порождают неправильные представления.