玻璃是液体还是固体?

最持久的流行和城市传说相关的物理问题之一是玻璃是液体还是固体。 一阶答案是,它是固体,不会流动,即使经过几个世纪。 玻璃是液体的概念来自两个方面:古老的教堂窗户底部比顶部厚,以及对德国物理学家古斯塔夫-塔曼(1861-1938)的一本旧物理书的错误解读,该书将其称为 "冷冻的超冷液体"。 该神话省略了 "冷冻 "部分。...
Molten glass being shaped and cooled by a glass blower.

最持久的流行和城市传说相关的物理问题之一是玻璃是液体还是固体。 一阶答案是,它是固体,不会流动,即使经过几个世纪。 玻璃是液体的概念来自两个方面:古老的教堂窗户底部比顶部厚,以及对德国物理学家古斯塔夫-塔曼(1861-1938)的一本旧物理书的错误解读,该书将其称为 "冷冻的超冷液体"。 该神话省略了 "冷冻 "部分。

Sheets of glass.

更微妙的是,玻璃是一种非常规的固体,被称为非晶态固体。 对于大多数液体物质来说,冷却会导致结晶和向固体状态的一阶过渡。 对于非晶态固体来说,不是结晶和经历一阶过渡,而是粘度继续增加,不发生结晶。 这就是为什么它是透明的--具有不规则原子排列的材料可以更好地透光。 虽然有一个二阶过渡,在玻璃凝固时其材料属性会发生变化,但这并不像在大多数其他化合物中发现的一阶过渡那样重要。

玻璃可以有一系列不同的材料特性,这取决于它被冷却的速度和微量杂质的存在与否,这些杂质可以提供发生结晶的核。 这与经典固体不同,后者无论如何都有相同的基本材料特性。 玻璃有时被定义为不处于平衡点的系统--从技术上讲,它可以在任何时候结晶,这有时确实发生在有杂质的材料中。 只有结晶性固体被认为是处于平衡点。

基本上,这个论点归结为:"固体 "和 "液体 "仅仅是人们应用于各种物理物质的理想化标签,尽管存在一个连续的可能的原子排列,其属性混合在两者之间。 例如,非牛顿流体看起来像液体,但在突然施加的压力下,变得像固体。 从根本上说,为了真正理解世界,人们需要熟悉物质的众多可能状态,超越 "固体"、"液体 "和 "气体 "的简单一阶近似。

  • 发表于 2022-02-09 13:32
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  • 分类:科学

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