Если не плавится, так что же?

 


В средневековых европейских соборах оконные стекла иногда кажутся странными. Зачастую внизу стекло бывает толще, чем вверху. Создается впечатление, что твердое стекло как бы оплавляется. Как говорят экскурсоводы, главные распускатели слухов в Интернете и даже учителя химии, «стекло это жидкость». А поскольку стекло твердое на ощупь, это должна быть сверххолодная жидкость.

Однако стекло это не жидкость, и не твердое тело. Это аморфное твердое тело – такое состояние представляет собой нечто среднее между двумя данными состояниями вещества. И кроме того, приписывая стеклу свойства жидкости, невозможно объяснить утолщение окон книзу, потому что атомы стекла движутся слишком медленно для того, чтобы изменения были заметны.

«Для твердых тел характерна очень упорядоченная, высоко организованная структура. Они состоят из кристаллов, как соль или сахар, в которых миллионы атомов выстроены «стройными рядами» и прочно держится на своих местах, – объясняет Марк Эдигер, профессор химии из Университета Висконсин-Мэдисон. – Жидкость и стекло не обладают такой упорядоченностью». Хотя структура стекла более упорядочена, чем структура жидкостей, она не обладает свойствами кристаллической решетки. «Аморфное – означает не имеющее дальнего порядка, – говорит Эдигер. – А твердое тело подразумевает материал, который сохранят свою форму, если взять его в руки».

Когда стекло изготавливают, сырьевую массу (часто содержащую кварц) быстро охлаждают, чтобы она перешла из жидкого состояния в полутвердое, но не затвердевала совсем. На этой стадии материал представляет собой сверххолодную жидкость – промежуточное состояние между жидкостью и стеклом. Чтобы превратить материал в аморфное твердое тело, его охлаждают дальше. Ниже порога, за которым движение атомов материала замедляется почти до полной остановки, материал становится стекло. Э а новая структура организована не столь строго, как кристалл, но отличается гораздо большей упорядоченностью, чем жидкость. При использовании для бытовых нужд стекло аналогично твердому телу, хотя с точки зрения физики это не совсем так, говорит Эдигер.

Как и жидкости, эти недостаточно упорядоченные твердые тела могут течь, хотя этот процесс протекает в них крайне медленно. В течение очень продолжительного времени молекулы материала стекла сдвигаются, стремясь организовать более стабильную кристаллическую структуру. Чем ближе стекло к переходным температурам, тем больше сдвиг.

Однако такие свойства стекла не объясняют, почему в средневековых храмах окна снизу толще. К тому же существует свидетельство, что даже более древнее стекло не имеет такого оплавленного вида. По словам Роберта Брилла из Музея стекла в Корнинге, Нью-Йорк, древнеегипетские сосуды не имели таких деформаций. Математические модели показывают, что всего времени существования вселенной не хватит, чтобы в таком стекле произошли столь значительные изменения, чтобы оно стало казаться оплавленным.

Так чем же объяснить такой вид окон в средневековых храмах? По всей видимости, способом изготовления стекла. В те времена стеклодувы выдували стеклянные цилиндры, которые затем сплющивали, чтобы получить оконные стекла. Разумеется, толщина получаемых изделий не могла быть везде одинаковой, а рабочие, устанавливающие стекла по тем или иным причинам предпочитали вставлять их более толстым участком вниз. Это и придает им оплавленный вид, но не означает, что стекло является жидкостью.


Источник: В мире науки