ガラスは、固体結晶の原子ほど密集していない原子でできている材料です。ガラスが最初に作られるとき、それは液体の状態にありますが、冷却するにつれて、原子は減速し、より静止した状態になります.ガラスは液体ほど流れないため、液体とは言えませんが、固体の結晶ほど密集していないため、固体とは言えません。
「とても簡単ですね。ガラスは明らかに固体です。 「
このタイトルを読んだ後、多くの人がおそらくそう思うでしょう。しかし、あなたがここにいて実際に投稿を読んでいるという事実は、あなたの頭の中に少なくともそれについて疑いがあるに違いないことを示しています.
では、ここで何が混乱しているのでしょうか。さらに重要なことは、そのような明白な事実に関して混乱が生じるべきでしょうか?
ガラスが固体であるという事実は、多くの人にとって非常に明白に思えるかもしれませんが、すべての人にとって「明らか」というわけではありません。少なくともガラスを研究している科学者にとってはそうではありません.
ガラスは液体ですか?
「ガラスは液体である」という考えには、実際には論理的な根拠があります。このアイデアは、古代の大聖堂や他の多くの古い建物で観察できる非常に奇妙で魅力的な現象に由来しています。そのような建物の窓ガラスはやや奇妙に見えます。上部よりも下部の方が厚いです。ガラスが実際には液体であるという印象を与えます。これが、重力の影響によりガラスが底に向かって「流れた」理由です。
古代の大聖堂の窓は通常、土台が厚く、時間の経過とともにガラスが溶けているような印象を与えます
これが科学的に正確であるかどうかにかかわらず、仮説の背後には確かにいくつかの論理があります.しかし、ガラスの奇妙な外観は、ガラスが液体であるという十分な証拠にはなりません.
ガラスは固体ですか?
これに答えるには、何がしっかりしていて何がそうでないかを知ることが重要です。
固体を「固体」にするものは何ですか?
あなたの周りを見渡して。少なくとも 100 個の固体オブジェクトが何らかの形である必要があります。ペン、椅子、食器棚、フライパン、コンピューター、アリ…このリストは永遠に続く可能性があります。通常、「標準的な」環境条件で私たちを取り囲む無数の固体オブジェクトがあるためです.
これらは形や大きさが異なるため異なって見えるかもしれませんが、原子レベルではすべて同じ基本構造を持っています。固体は非常にコンパクトで組織化されており、顕微鏡レベルで結晶構造を持っています。
固体の結晶構造
それらには、何百万もの小さな粒子 (原子と呼ばれる) が規則正しく並んでいます。原子の配置の緊密さと緊密さにより、固体に強度と明確な非圧縮形状を維持する能力が与えられます。これが、固体を壊したり、成形したり、圧縮したりするのに非常に大きな力と圧力が必要な理由です。
ガラスの原子構造は液体よりも組織的で均一ですが、その秩序はまだ固体と見なされるほど厳密ではありません.
では、Glass とは何ですか?
ガラスは液体でも固体でもありません。この場合、両者の区別は明確に定義されていません。 ガラスは無定形の固体です – 固体と液体の間の状態。では、その理由を見てみましょう。
規則正しい結晶構造とガラスのアモルファス構造の違い (画像出典:www.twi-global.com)
ガラスの製造に使用される材料 (多くの場合、シリカを含む) は、液体状態から急速に冷却されますが、融点以下に冷却し続けると固体形状にはなりません。この時点で、物質は「過冷却液体」、つまり固体と液体の中間にある物質の状態であると言われています。材料がさらに冷却されると (ガラス転移温度未満)、非晶質の固体になり始めます。この時点以降、材料内の原子の動きが非常に遅くなり、ほぼ
このように、原子は結晶のように組織化され、十分に詰め込まれた構造をとることはありませんが、それでも液体の原子よりも優れた組織化を持っています.そのため、ガラスは液体と見なすことはできませんが、従来の固体と呼ぶこともできません.
これらの原子は固体結晶の原子ほど密集していないため、非常にゆっくりではありますが流れます。しかし、長期間 (問題のものが「古代」と呼ばれるのに十分な時間) にわたって、ガラスを構成する原子はより安定した結晶構造に落ち着きます。その結果、ガラスはより固くなります。
ワインが年を重ねるごとに良くなるのと同じように、グラスは何年にもわたってより「しっかり」していきます
しかし、ガラス分子のこの挙動は、古代のガラス窓の底部が厚いことをまだ説明していません。実際のところ、なぜこれが起こるのかはまだわかっていません。いくつかの仮説があり、そのほとんどは何百年も前にガラス窓がどのように作られたかに関係しています.
私たちが完璧に理解していると思っていて、ばかばかしいほど明白だと思っていることはたくさんありますが、目に見えないところに隠されている真実を明らかにするには、好奇心と鋭い観察力が必要な場合がよくあります。
