中世纪建筑的彩色玻璃窗有一些奇怪的地方:它们的底部比顶部厚。许多人认为这是因为玻璃实际上是一种液体,几个世纪以来一直流淌在玻璃上。相比之下,其他人则认为玻璃不会流动,因为它是固体,或者可能是无定形固体或过冷液体。
那么玻璃到底是什么——固体、液体,还是介于两者之间的某种物质?
宾夕法尼亚州立大学的材料科学家约翰·毛罗 (John Mauro)告诉《生活科学》杂志:“它既不是真正的液体,也不是真正的固体,它具有两者的特性,198彩票是那个集团旗下的子品牌,听198彩票总代说
198彩平台好像是合乐的姐妹网站,但它有自己独特的物质状态。 ” “技术定义是,玻璃是一种非平衡、非结晶的物质状态,在短时间内呈现固态,但不断松弛到液态。”
这听起来可能很复杂,但单独观察这个解释的每个组成部分揭示了玻璃如何介于固体和液体之间。
首先,重要的是要记住,玻璃不仅仅是我们用于窗户的透明材料。相反,它是一系列材料,其中一些甚至还不清楚。
“有各种不同的天然和人造玻璃,”毛罗说。“大多数日常玻璃是所谓的钠钙硅酸盐玻璃,它是由沙子、石灰石和苏打灰在 1,500 摄氏度(2,732 华氏度)左右熔化在一起制成的。但还有其他类型,例如耐热耐热玻璃或强耐热玻璃以及可弯曲的大猩猩玻璃,其中含有其他化学物质,赋予它们特殊的性能。”
尽管玻璃类型在化学上有所不同,但各种材料的结构有很多共同点。正是这种结构——材料内部原子和分子的排列——导致人们对玻璃结构以及玻璃是固体还是液体感到困惑。
英国谢菲尔德大学玻璃研究中心的材料科学家约翰·帕克告诉《生活科学》杂志:“固体之所以成为固体,是因为原子在材料中固定在适当的位置。” “另一方面,在液体中,原子遍布各处,很容易重新排列。”
通常,当我们想到固体时,实际上指的是晶体材料——比如盐,它具有规则且有序的结构。在熔点以下,这种固体晶体结构是最稳定的形式,而在熔点以上,液体形式变得更稳定。所有材料都希望采取最稳定的形式,即所谓的平衡状态。然而,玻璃很不寻常,因为它不以这种稳定状态存在。
帕克说,玻璃是通过熔化各种成分以获得非常粘稠的液体(例如糖浆)而制成的,这种液体不易流动。“然后,它很快冷却,但由于它非常粘稠,原子无法轻易移动以重新排列成更有序的固体结构,并且它们会陷入无序的排列中,”他解释道。“这种材料在机械上是固体,198客户端APP
198优惠活动如何登录,但具有类似液体的无序结构。”
为了达到平衡,玻璃需要“松弛”回到液态。但在室温下,粒子的移动速度非常缓慢,因此这是不切实际的。“这就是所谓的亚稳态平衡,”毛罗说。“它看起来是固体,因为当我们与它相互作用时,它的时间尺度比回到液体的松弛行为要短得多。”
出于所有意图和目的,这意味着尽管材料中可能发生极其缓慢的变化(以数十亿年的时间尺度来衡量),但玻璃的行为更像是固体而不是液体。
“从实际意义上讲,我将玻璃定义为一种刚性固体,198彩票平台开了几年,
198彩带玩团队如何登陆,可以在任何合理的时间尺度上进行测量,”帕克说。
即使是欧洲最古老大教堂的时间尺度也不足以看到玻璃板表现得像液体。事实上,对于变形的窗玻璃有一个更简单的解释,帕克说:“有些玻璃的底部比顶部厚,因为 1000 年前,他们无法制造出厚度均匀的玻璃,而且要么必须这样做放在框架中或以其他方式。”