Жидкое ли стекло?

Многие из нас не задумываются о том, что мир вокруг нас насыщен удивительными свойствами самых обычных вещей. В этой статье мы обсудим твердость различных материалов и интересные выводы, которые можно сделать на основе их свойств.

В 1994 году Лос-Анджелес пережил мощное землетрясение, при котором погибли 57 человек, а более 5 000 были ранены. Материальные потери составили поразительные 20 миллиардов долларов. Такие природные катастрофы заставляют нас задуматься о том, насколько твёрда земля под нашими ногами. Что вообще означает понятие "твердость"?

Каменноугольный пек кажется твёрдым, но на самом деле он представляет собой очень вязкую жидкость. Вязкость измеряет сопротивление текучести. Оливковое масло примерно в 100 раз вязче воды, а мёд в 100 раз вязче масла. Вязкость пека превосходит вязкость воды в 230 миллиардов раз. В Кливлендском университете в течение 90 лет проводится самый длительный эксперимент, связанный с пеком. С 1927 года пек находится в воронке, и за все это время из неё выпала всего 9 капель. Даже приближение к моменту падения последней капли в 2014 году было маловероятным. Этот эксперимент можно наблюдать онлайн, но с учётом того, что последняя капля упала уже несколько лет назад, увидеть это событие в ближайшие годы станет сложной задачей.

Еще одним веществом, являющимся вязкой жидкостью, является стекло. Отличительной чертой стекла является его аморфность - молекулы диоксида кремния не образуют упорядоченной структуры. Стекло охлаждается настолько быстро, что молекулы не успевают выстроиться в кристаллическую структуру, что делает его визуально твёрдым. Однако отсутствие упорядоченной структуры делает стекло жидким, даже когда оно находится в визуально твёрдом состоянии. В оконных рамах старых домов, где окна простояли десятилетиями, можно наблюдать эффект того, что верхнее стекло становится тоньше по сравнению с нижним из-за того, что часть стекла со временем стекла сверху вниз.

Продолжая тему, давайте взглянем на внутреннюю часть Земли. Под земной корой находится мантия, ответственная за движение тектонических плит и землетрясения. Вопрос о её состоянии - твёрдом или жидком - не имеет прямого ответа. Мантию мы не можем увидеть напрямую, но мы можем наблюдать лаву, которая является раскаленным камнем и может быть похожа на мантию. На самом деле, мантия считается твёрдым телом, так как через неё могут распространяться волны с двигательным землетрясением. Вязкость мантии, подобно вязкости стекла, существенно выше, и мантия может вести себя как жидкость только в геологически длительные периоды времени.

Твердость и пластичность - это относительные понятия, не имеющие абсолютных значений. Все тела одновременно являются и твёрдыми, и жидкими, и различия становятся незначительными при больших массах и силах. Наши представления о твёрдости и жидкости могут быть ошибочными, и важно помнить об относительности этих понятий.