Kas klaas on tahke või vedel?

protection click fraud

Kas klaas on tahke või vedel? Kas olete seda küsimust kunagi kuulnud? See küsimus on inimesi pikka aega huvitanud. Esimesed uuringud klaasi struktuuri ja määratluse kohta viidi läbi 1830. aastal ning sellest ajast alates on teaduse ja tehnoloogia arenedes palju mõisteid muudetud.

Alguses oleks ilmselt esimene vastus, et klaas on tahke. Kuid kahtlused hakkavad tekkima siis, kui puutume kokku selle tootmisprotsessiga. Saame sellest natuke rohkem aru?

Klaasi tootmiseks on mitmeid meetodeid, näiteks keemiline auru sadestamine, pürolüüs, neutronite kiiritamine, sooli-geeli protsess. Tänapäeval enimkasutatav protsess on klassikaline meetod sulamine / jahutamine.

Nagu nimigi ütleb, viiakse selles protsessis pulbriliste ainete segu ahju temperatuuril umbes 1500 ºC. Selles ahjus segu sulab (läheb tahkest vedelaks) ja moodustab meemassiga sarnase viskoossusega pastase massi. Seejärel eemaldatakse see klaas sulatusahjust ja vormitakse jahutades see nii, et jõuame meile teada oleva jäiga struktuurini.

instagram story viewer

Käsitsi valmistatud klaasi valmistamise etapid
Käsitsi valmistatud klaasi valmistamise etapid

Üldiselt on klaasisegus toorainena klaasi valmistamiseks kasutatavad ained ränidioksiid või ränidioksiid (SiO2 ), mida leidub liivas, kuid tehastes kasutatakse teist ränidioksiidi kristalset vormi, milleks on kvarts; The sooda või sooda (naatriumkarbonaat - Na2CO3) see on lubjakivi (kaltsiumkarbonaat - CaCO3). Need kolm materjali purustatakse ja muudetakse pulbriks, seejärel segatakse õiges vahekorras.

Sulandumisega moodustatud mass koosneb naatriumi- ja kaltsiumsilikaatidest:

tuhk + lubjakivi + liiv → tavaline klaas + süsinikdioksiid
Kell2CO3 + CaCO3 + SiO2 naatrium- ja kaltsiumsilikaadid + süsinikdioksiid
x sisse2CO3 + y CaCO3 + z SiO2 (Kell2O)x . (CaCO)y. (SiO2)z+ (x + y) CO2

Tööstuses on tavaline, et segule lisatakse purustatud klaasi, mis on vahend klaasi ringlussevõtt.

Kuigi siin mainitakse ainult anorgaanilisi aineid, leidub ka orgaanilistest ja metallilistest materjalidest klaase.

Selle protsessi analüüsimisel võivad mõned arvata, et klaas oleks vedel, kuna pärast ahjus sulamist tuleb see välja homogeense vedelikuna. Kuid, klaas ei ole klassifitseeritud ei vedelaks ega ainult tahkeks, vaid mittekristalseks tahkeks aineks. Nagu nii???

Mõistmiseks võrdleme prille kristallidega. Need on üldiselt kristalsed tahked ained, see tähendab, et neil on struktuur, mille aatomite paigutus on perioodiline ja sümmeetriline.

Kristalse tahke aine illustratiivne kujutis sümmeetrilise ja perioodilise kristallilise paigutusega
Kristalse tahke aine illustratiivne kujutis sümmeetrilise ja perioodilise kristallilise paigutusega

Seevastu klaasil ei ole sümmeetria ja translatsiooniperioodilisusega aatomikorraldust, vaid see on moodustatud laiendatud ja juhusliku kolmemõõtmelise võrgu abil, nagu on näidatud järgmises illustratsioonis:

Klaasivõrgu (mittekristalne tahke aine) illustratiivne esitus, kus iseloomustatakse sümmeetria ja perioodilisuse puudumist
Klaasivõrgu (mittekristalne tahke aine) illustratiivne esitus, kus iseloomustatakse sümmeetria ja perioodilisuse puudumist

Selle põhjal väidavad mõned, et klaas on amorfne tahke aine. Kuid, kuigi amorfsed tahked ained on ka mittekristalsed tahked ained, erinevad need klaasidest. Kui prillidel on klaasistumine, siis amorfsetel tahketel ainetel seda nähtust pole.

Seega saame klaasid määratleda mittekristalliliste tahkete ainetena, millel on klaasistumine. Aga mis on a klaasist üleminek?

Kui sulanud klaasi jahutatakse, võtab moodustavate üksuste orienteerumine nii, et need oleksid korrastatud ja moodustaksid kristalli, aega. See nähtus esineb temperatuurivahemikus, mida nimetatakse klaasist üleminek. See on temperatuurivahemik, mis algab struktuurse lõdvestumisega, see tähendab siis, kui nad hakkavad muutused toimuvad mõnedes materjali omadustes, näiteks viskoossuses, soojusvõimsuses ja paisumises soojus.

Seega määratleb klaasistumistemperatuur ülemineku klaasjas olekust viskoelastsesse olekusse. See viitab materjalidele, mis jõu rakendamisel reageerivad elastselt, kuid mitte koheselt ega püsivalt. Klaaskeha olek vastab käitumisele, kus materjalile jõudu rakendades ei reageeri see elastselt - see ei deformeeru - vaid neelab ja hajutab energiat. Nii et tulemus on see, et keha laguneb.

Kui see jahutus on kiiresti läbi viidud (mis juhtub klaasiga), kaotavad seadmed enne nende korrastamist liikuvuse ja kristalliseerumist ei toimu. See tähendab seda klaasi jahutamine toimub klaasistumistemperatuurist madalamal temperatuuril. Kui temperatuur on kõrgem kui klaasistumistemperatuur (mis on klaasidele iseloomulik), on materjali viskoelastne käitumine.


Autor Jennifer Fogaça
Lõpetanud keemia

Allikas: Brasiilia kool - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/o-vidro-solido-ou-liquido.htm

Teachs.ru

Feng Shui: paigutage oma taimed ümber, et kodus oleks parem energia

Feng Shui on omamoodi filosoofia, mis püüab mõista, kuidas energiad, tuntud kui "qi" (hääldatakse...

read more

Mees arvas, et leidis kulla, kuid see oli VEELGI erilisem

Iga päevaga arendatakse teleskoope arenenumate tehnoloogiate abil ja tänu sellele saame universum...

read more
HÜVASTI: Xiaomi teatab uute mobiiltelefonide toe lõppemisest; kontrollige, mis need on

HÜVASTI: Xiaomi teatab uute mobiiltelefonide toe lõppemisest; kontrollige, mis need on

Odavad seadmed turule toonud Xiaomi aastal 2020, sealhulgas Redmi Note 9, Redmi 9 ja Poco M2 valm...

read more
instagram viewer