Стекло — это жидкость?

Интересные факты

Ежегодно на Земле происходит тысячи землетрясений разной силы. Некоторые вызывают большие разрушения, некоторые проходят незаметно. Все они заставляют задуматься насколько тверда почва у нас под ногами и что вообще значит «быть твердым»?

На первый взгляд смола кажется твердой. Если ее положить на стол и подождать, она не превратится в лужу и даже не потеряет свою форму. Тем не менее — это жидкость, просто очень вязкая при комнатной температуре. Вязкую жидкость мы часто называем густой.

У оливкового масла, к примеру, вязкость почти в 100 раз больше чем у воды, а густое варенье в 100 раз более вязкое чем масло. Смола, в свою очередь, в 230 000 000 000 раз более вязкая чем вода.

Кстати, в одном из университетов Австралии, уже много десятилетий проводится самый долгий в истории лабораторный эксперимент. В начале прошлого века (в 1927 году) кусок смолы поместили в специальную воронку. С тех пор из воронки упало всего 9 капель — примерно по 1 капле в 10 лет. Примечательно, что еще никому не удавалось увидеть сам момент падения.

Твердое ли стекло?

Возможно вы когда-нибудь слышали, что стекло тоже является жидкостью. Просто невероятно вязкой. В доказательство этому, приводятся в пример витражные стекла старых храмов. Если присмотреться, у этих стекол в нижней части можно увидеть утолщение — с течением веков стекло якобы медленно стекает вниз. На самом деле это ошибка. В старых телескопах, например, где оптика крайне чувствительна к малейшим дефектам и сдвигам, до сих пор не наблюдается никаких искажений и все они все еще отлично работают.

В случае с витражами, все объясняется несовершенством древних технологий изготовления стекла, которые не позволяли сделать его ровным по всей поверхности. И тогда их приходилось устанавливать утолщенной стороной вниз, для устойчивости.

Стекло — это жидкость?

Кстати у свинца вязкость меньше чем у стекла, поэтому если бы стекло было бы жидкостью, то свинцовые рамы витражей уже давно превратились бы в лужу.

Необычность стекла в том, что это аморфное твердое вещество. Это значит, что молекулы кремния в нем расположены не как в обычной кристаллической решетке, а вперемешку. Все потому, что в процессе производства стекло очень быстро остывает, в результате чего молекулы не успевают образовать типичную кристаллическую структуру.

Можно сделать вывод, что правильная кристаллическая структура вещества — это не то что делает его твердым. На самом деле, твердое тело от жидкого отличает сильная химическая связь между атомами и молекулами. Эта связь удерживает их на месте не давая смещаться. В воде, масле или даже смоле, молекулы могут перемещаться относительно друг друга при комнатной температуре, а в стекле это невозможно.

Твердая ли земля?

Так что же насчет самой земли? Под земной корой находится мантия. Когда мантия приходит в движение она двигает тектонические плиты, вызывая землетрясения. В таком случае, возможно мантия — это жидкость? Проблема в том, что ученые не могут изучать ее напрямую. Однако, когда что-то вырывается из-под земли, мы видим красный расплавленный камень, то есть лаву. Можно было бы предположить, что мантия тоже состоит из этой лавы — горячего текучего камня. И это логично, ведь, чтобы вытекать, она должна быть жидкой. И это неверное предположение. Мантия — это твердое тело. Даже в условиях огромного давления, и несмотря на высокую температуру она не превращается в жидкость.

Стекло — это жидкость?

Ученые определили это, благодаря измерению волн от землетрясений, которые проходят через мантию, а проникать сквозь жидкую среду они не могут. Как например они не могут пройти сквозь жидкое ядро земли. Ведь жидкость в ответ на толчок, растекаясь, гасит колебания. В результате при измерении сейсмических волн на другой стороне планеты, ученые фиксируют «тень» от жидкого ядра планеты.

Но почему тогда мантия подвижна? Все дело в несовершенстве строения кристаллов — в разных местах кристаллической решетки иногда возникают пустоты. Под высоким давлением соседние атомы иногда перескакивают на пустующее место. С точки зрения человека каких-то последствий от этого придется ждать невероятно долго, но с точки зрения геологии эффект моментальный. Вязкость мантии на несколько порядков выше чем у стекла, так что жидкостью ее вряд ли можно назвать. Разве что в масштабах геологического времени.

Смола, являясь жидкостью настолько вязкая, что выглядит как твердое тело. В то же время мантия земли — твердое тело, но ведет себя как жидкость. Известный американский геолог Гроув Карл Гилберт сказал:

«Мне кажется эта проблема является совершенно надуманной. Жесткость и пластичность — не абсолютные свойства, а относительные. И все твердые тела одновременно и жесткие, и пластичные. Когда задействованы большие массы и силы, это различие не имеет большого значения.»

Наука просто
Добавить комментарий

Нажимая на кнопку «Отправить комментарий», я даю согласие на обработку персональных данных и принимаю Политика конфиденциальности