Обычное стекло - материал с известными большинству читателей характерными физическими свойствами. В первую очередь, запоминается его хрупкость. Если в стекло попадет камень, то вероятность его растрескивания весьма велика.
Если даже переплавить стекло, а плавится оно самой обычной газовой горелкой, которая используется туристами для разогрева пищи, то вновь кристаллизовавшееся стекло (точнее...затвердевшее, ведь к аморфным телам термин кристаллизация применим только наполовину :)...) всё равно останется хрупким и будет легко ломаться.
Но при некоторых условиях, стеклянная капля будет настолько прочной, что её невозможно будет сломать даже гидравлическим прессом!
Капля Руперта или Батавские слёзки
Речь сейчас идёт про так называемую каплю Руперта. Вероятно, вам вспомнился медвежонок Стью из Гриффинов :) Но нет, речь сейчас не про того Руперта.
Когда видишь такую каплю, первое впечатление, которое появляется :
Да...Это ведь просто кусочек стекла! Я его сейчас молоточком тюкну и раскрошу!
Но если шарахнуть каплю Руперта молотком, то ничего не произойдет. Её буквально невозможно сломать. По крайней мере, невозможно сломать её таким образом, как мы могли бы сломать аналогичный кусочек стекла.
Своё название капля Руперта получила в честь Руперта Пфальцского, который не изобрёл такой вариант материала и не обнаружил его случайным образом, а просто привёз несколько образцов в Англию, вдохновившись невероятными механическими свойствами капли. До этого их называли также Батавские слёзки. Ну а в истории специфическая капля с невероятными свойствами мелькает давно под самыми разным названиями.
Считается, что стеклодувы обнаружили её ещё раньше, нежели информация попала в источники массовой информации (если таковые тогда были) и стала доступна широкой общественности.
Есть у капли и свой секрет. Пока капля остаётся каплей, она выдерживает невероятные для стекла нагружения. Но стоит нам сломать каплю плоскогубцами, её невероятные свойства теряются, а сама она буквально разлетается в дребезги! Это говорит о том, что внутри неё материал находится под сильнейшим механическим напряжением, которое высвобождается подобно сжатой пружине при повреждении сплошности и разрывает структуру. Но, обо всём по порядку.
Занятно, что принц Руперт мог и не везти слёзки в Англию с другого континента, а вполне справился бы с самостоятельным их изготовлением. Сделать такую каплю можете и вы сами, но я обязан предупредить, что это довольно опасный эксперимент - можно обжечься, что-то случайно поджечь или пораниться разлетающимся стеклом.
Как получается капля Руперта?
Капли Руперта получаются в очень интересном случае. Если расплавленное стекло будет капать в холодную воду, то может получиться капля Руперта. Почему слово "может"?
Потому что при попадании расплавленного стекла в воду есть два возможных варианта.
По одному сценарию оно разлетится на непонятные агломераты, которые хоть и будут из стекла, но описанными свойствам обладать не будут. Это будут просто кристаллизованные осколки.
По другому - получится вот такая вот интересная слезинка, с диапазоном уникальных для стекла свойств.
Откуда берутся невероятные свойства капли Руперта
Не так давно я выкладывал пост, в котором рассказывал о возможности фиксировать аморфную структуру с помощью мгновенного охлаждения. В комментариях написали что: "Ну эффект интересный, но где применить не ясно"
Что же, в данном случае работает как раз-таки подобный эффект.
Когда капля расплавленного стекла попадает в холодную воду, то структура на её поверхности буквально "замораживается" в конструкции, характерной для расплава. При этом верхний слой начинает сжиматься. Внутри охлаждение происходит более медленно. Структура внутри капли выравнивается гораздо медленнее, и уже больше похожа на стекло, но тоже имеет характерные для жидкости особенности. Но самое важное, что поверхностный слой сжимается быстрее, чем внутренний.
Из-за того, что верхний слой капли уже уменьшился, а внутренний нет, получается эффект сжатой пружины. Внутренний объем капли с более равновесной структурой буквально обжимается верхним слоем. Скапливаются механические напряжения, старающиеся вернуть каплю к обычной конфигурации.
Эти механические напряжения заставляют верхний слой упрочняться. Это очень похоже на то, как мы с легкостью можем порвать листик бумаги, если он просто лежит на столе ,и как сложно его разорвать, если он преднатянут. Веревку тоже проще резать, если она ослаблена.
Думаю, теперь вы понимаете, почему капля разлетается, если сломать её физически. Вы уничтожаете сдерживающий слой и содержимое выскакивает наружу.
Из сказанного очевидно, что получение капли будет не всегда успешным. Должно совпасть множество параметров в удачном ключе. Только тогда капля получится прочной, а не разлетится на кусочки.
Подобная конструкция мне почему-то напоминает некое эльфийское искусство из фэнтези :) Кстати говоря, про фильмы фентезийного жанра можно почитать на нашем дружественном канале.
Пожалуйста, подпишитесь на проект, оцените статью лайком и напишите комментарий! Сейчас это очень важно для выживания проекта!
Статьи по теме на моем канале:
Ещё кое-что полезное:
- Путеводитель по научно-популярным каналам ДЗЕНа: смотрите здесь