Kambario temperatūros stiklas – kietas ar... skystas?

"Stiklas nėra kristalas ir nėra kietas kūnas, nes jis nėra užšaldytas – savo savybėmis kambario temperatūros stiklą derėtų laikyti ne kietu kūnu, o skysčiu", - rašo "Scientific American". Išeitų, jog langai, pro kuriuos žvelgiame į kiemą ar gatvę, yra skysti?

Ko gero, daugelis yra girdėjęs, jog labai seniai pastatytose katedrose langų ar vitražų stiklas apatinėje dalyje būna drūtesnis už viršutinę dalį. Kalbama, esą taip nutinka todėl, kad kambario temperatūros stiklas yra ne kietas, o skystas, todėl per daugelį amžių labai iš lėto, tačiau dėl Žemės traukos teka žemyn (ir sustorėja langų apačioje).

Visai neseniai mokslininkai ištyrinėjo 20 mln. metų senumo Dominikos gintarą – natūraliai susidariusi stiklą. Tyrėjai pastebėjo, kad padidinus slėgį ar temperatūrą, gintaro struktūra nepakito. O štai moderniais laikais pagaminto stiklo struktūra tokiais atvejais kito. Kodėl?

Šiek tiek fizikos: skirtumą tarp kietos ir skystos agregatinės būsenos apsprendžia kūno molekulinė struktūra. Kieto kūno molekulės išsidėsčiusios stabilia kristaline struktūra, kuri vadinama kristaline gardele. Kai kietas kūnas kaitinamas, jį sudarančios molekulės pradeda vibruoti, pakol kietas kūnas pasiekia lydymosi temperatūrą ir kristalinė gardelė suyra.

Savo ruožtu, skysčiai tampa kietais kūnais, kai netenka pakankamai šilumos. Kartais skysčiai būna superšalti – išlieka skysti net jei jų temperatūra gerokai žemesnė už šalimo temperatūrą.

Apžiūrėję senovinius langus, kurių stiklas apačioje buvo pastebimai sustorėjęs, kai kurie tyrėjai pareiškė, kad stiklas kaip tik ir yra toks superšaltas skystis – nes jis kietas, tačiau nepraradęs takumo. Iš tikrųjų stiklas nėra nei skystis, nei kietas kūnas – jo būsena yra tarpinė, kuri vadinama amorfiniu kietumu (angl. – amorphous solid).

„Stiklo molekulės nėra išsidėstę kaip kristalo molekulės, nes stiklas nėra užšaldytas – savo savybėmis stiklas labiau yra skystis nei kietas kūnas, – rašoma “Scientific American“. – Stiklas yra amorfiškai kietas, todėl tam, kad senovinis (katedroje įstatytas) kambario temperatūros stiklas virstu išsilydžiusia mase, laiko reikėtų daugiau nei jo praėjo po visatos susikūrimo.“

Visgi tyrėjai priėjo išvados, kad senovinių stiklų apatinė dalis drūtesnė ne dėl skysčio savybių, o dėl to, kad tokie jie buvo pagaminti. Vienas iš šios pozicijos argumentų – Senovės Romos ir Senovės Egipto laikų stiklas jokių „lydymosi“ ar storėjimo ženklų nerodo, nors jis senesnis už neva tirpstantį viduramžiais statytų bažnyčių stiklą. Tai leidžia manyti, jog viduramžių stiklų netolygus storumas yra sąmoningas stiklių sumanymas. Veikiausiai taip buvo daroma dėl stiklo stabilumo: jei drūtesnis būtų stiklo viršus, o ne apačia, stiklas būtų nebe toks stabilus.

   

Facebook komentarai