به نقل از «فرارو»

(عکس) شیشه مایع است یا جامد؟

تاریخ انتشار: ۵ مهر ۱۴۰۲ | کد خبر: ۳۸۷۶۵۴۴۲

یک چیز عجیب در مورد پنجره‌های رنگی ساختمان‌های قرون وسطایی وجود دارد: آن‌ها معمولا در پایین ضخیم‌تر از بالا هستند؛ بسیاری بر این باورند که این به این دلیل خاصیت مایع بودن شیشه است که در طول قرن‌ها حرکت کرده است.

به گزارش خبرآنلاین، در مقابل، دیگران استدلال می‌کنند که شیشه جریان ندارد، زیرا یک جامد یا شاید یک جامد آمورف (بی‌شکل) یا یک مایع فوق سرد است.

بیشتر بخوانید: اخباری که در وبسایت منتشر نمی‌شوند!

جامد یا مایع یا چیزی در این بین؟

دانشمندان بر این باورند که شیشه نه یک مایع واقعی است و نه یک جامد واقعی و ویژگی هر دو را دارد، در واقع حالت متمایز ماده خود را دارد. تعریف فنی این است که شیشه یک حالت غیرتعادلی و غیربلوری از ماده است که در مقیاس زمانی کوتاه جامد به نظر می‌رسد، اما به طور مداوم به سمت حالت مایع می‌رود.

ممکن است پیچیده به نظر برسد، اما نگاه کردن به هر یک از اجزای این تحقیق به طور جداگانه نشان می‌دهد که چگونه شیشه بین شکل جامد و مایع قرار می‌گیرد. اول، مهم است که به یاد داشته باشید که شیشه به سادگی مواد شفافی نیست که ما برای پنجره‌ها استفاده می‌کنیم. بلکه خانواده‌ای از مواد است که برخی از آن‌ها حتی واضح نیستند.

بیشتر شیشه‌های روزمره چیزی است که به آن شیشه سیلیکات سودا آهکی می‌گویند که از ماسه، سنگ آهک و خاکستر سودا که با هم در دمای حدود ۱۵۰۰ درجه سانتیگراد ذوب شده‌اند، ساخته شده‌است. اما انواع دیگری از شیشه نیز مانند پیرکس مقاوم در برابر حرارت یا قوی و شیشه‌های خم شونده گوریلا گلس که حاوی مواد شیمیایی دیگری هستند تا خواص ویژه‌ای به آن‌ها بدهد و یا انواع عینک‌های طبیعی و مصنوعی مختلف، وجود دارد.

اگرچه انواع شیشه از نظر شیمیایی متفاوت هستند، اما ساختار مواد هر یک، مشترکات زیادی دارد. این ساختار، چیدمان اتم‌ها و مولکول‌های درون ماده است که باعث سردرگمی در مورد ساختار شیشه و اینکه آیا آن جامد است یا مایع است، می‌شود. آنچه به یک ماده خاصیت جامد می‌دهد این است که اتم‌ها در موقعیت خود در ماده ثابت هستند. از سوی دیگر، در یک مایع، اتم‌ها در همه جا هستند و می‌توانند به راحتی به اشکال مختلف به خود بگیرند.

معمولاً وقتی به یک جامد فکر می‌کنیم، در واقع یک ماده کریستالی در نظر داریم؛ چیزی مانند نمک، که ساختار منظم و مرتبی دارد. در دمای زیر نقطه ذوب، ساختار کریستالی جامد، پایدارترین شکل است و در دمای بالاتر از نقطه ذوب، شکل مایع پایدارتر می‌شود. همه مواد می‌خواهند پایدارترین شکل خود را که به عنوان حالت تعادل شناخته می‌شود، بدست بیاورند. با این حال، شیشه غیرعادی است، زیرا چنین حالت پایداری ندارد.

شیشه از ذوب اجزای مختلف برای به دست آوردن مایعی بسیار چسبناک مانند شربت ساخته می‌شود که به راحتی جاری نمی‌شود. سپس، به سرعت سرد می‌شود، اما از آنجایی که بسیار چسبناک است، اتم‌ها نمی‌توانند به راحتی حرکت کنند تا به ساختار جامد منظم‌تری بازآرایی شوند و در نتیجه اتم‌ها در آرایش‌های نامنظم گیر می‌افتند. این ماده از نظر مکانیکی جامد است، اما ساختاری بی‌نظم شبیه مایع دارد.

برای رسیدن به تعادل، شیشه باید به حالت مایع برگردد. اما در دمای اتاق، ذرات به قدری آهسته حرکت می‌کنند که این حالت، عملی نمی‌شود. این همان چیزی است که به آن تعادل فراپایدار می‌گویند؛ در واقع زمانی که ما با آن در تعامل هستیم جامد به نظر می‌رسد، اما در مقیاس زمانی دیگری شیشه به سمت مایع شدن در حرکت است. این بدان معناست که اگرچه ممکن است تغییرات بسیار آهسته‌ای در ماده رخ دهد که در مقیاس زمانی میلیارد‌ها سال اندازه گیری و مشاهده می‌شود، اما شیشه بیشتر شبیه یک جامد است تا مایع.

به گفته دانشمندان از لحاظ عملی، شیشه به عنوان یک جامد سفت و سخت که در هر مقیاس زمانی معقولی اندازه گیری می‌شود، تعریف می‌شود. حتی قدمت قدیمی‌ترین کلیسا‌های اروپا برای دیدن شیشه‌هایی که مانند مایع رفتار می‌کنند کافی نیست. در واقع، توضیح بسیار ساده‌تری برای شیشه‌های تاب‌دار پنجره‌های قدیمی وجود دارد، «برخی از شیشه‌ها در قسمت پایین‌تر خود از قسمت بالاترشان ضخیم‌تر هستند، زیرا ۱۰۰۰ سال پیش، افراد نمی‌توانستند شیشه‌ای با ضخامت یکنواخت بسازند و یا باید به آن شکل ساخته میشد تا می‌توانستند آن را در قاب و یا هرچیز دیگری قرار بدهند.»

منبع: فرارو

کلیدواژه: شیشه قیمت طلا و ارز قیمت موبایل مقیاس زمانی شیشه ها یک جامد اتم ها

درخواست حذف خبر:

«خبربان» یک خبرخوان هوشمند و خودکار است و این خبر را به‌طور اتوماتیک از وبسایت fararu.com دریافت کرده‌است، لذا منبع این خبر، وبسایت «فرارو» بوده و سایت «خبربان» مسئولیتی در قبال محتوای آن ندارد. چنانچه درخواست حذف این خبر را دارید، کد ۳۸۷۶۵۴۴۲ را به همراه موضوع به شماره ۱۰۰۰۱۵۷۰ پیامک فرمایید. لطفاً در صورتی‌که در مورد این خبر، نظر یا سئوالی دارید، با منبع خبر (اینجا) ارتباط برقرار نمایید.

با استناد به ماده ۷۴ قانون تجارت الکترونیک مصوب ۱۳۸۲/۱۰/۱۷ مجلس شورای اسلامی و با عنایت به اینکه سایت «خبربان» مصداق بستر مبادلات الکترونیکی متنی، صوتی و تصویر است، مسئولیت نقض حقوق تصریح شده مولفان در قانون فوق از قبیل تکثیر، اجرا و توزیع و یا هر گونه محتوی خلاف قوانین کشور ایران بر عهده منبع خبر و کاربران است.

خبر بعدی:

ساخت آجر‌های هوشمند انرژی با استفاده از پسماند

به گزارش خبرگزاری علم و فناوری آنا به نقل از اینترستینگ اینجینیرینگ، ، مهندسان دانشگاه RMIT آجر‌هایی با انرژی کارآمد ساخته اند که می‌تواند قبض برق را تا ۵ درصد کاهش دهد؛ دستاوردی که تولید کنندگان آجر با استفاده از آن می‌توانند در دمای پخت با جایگزینی خاک رس با مواد زائد، ۲۰ درصد در مصرف انرژی صرفه جویی کنند.

پژوهشگران برای ساخت این آجرها، با شرکت «ویسی» «Visy» بزرگترین شرکت بازیافت استرالیا، همکاری کردند که سالانه ۵۱۲ هزار تن ظروف و بطری‌های شیشه‌ای را بازیافت کرده و از آن‌ها ۳.۲ میلیارد بطری و شیشه می‌سازند.

محققان برای ساخت این آجر‌ها از مواد به درد نخوری که راهی سطل زباله شده اند مانند شیشه، قطعات کوچک و محصولات جانبی احتراق استفاده کردند. آن‌ها به عنوان جایگزینی برای خاک رس، حداقل از ۱۵ درصد زباله شیشه و ۲۰ درصد زباله جامد یا خاکستر سوخته استفاده کردند. 

«دیلان رابرت» «Dilan Robert»، سرپرست این گروه تحقیقاتی می‌گوید: سالانه حدود ۱.۴ تریلیون آجر در پروژه‌های ساختمانی در سطح جهان استفاده می‌شود. تولید آجر، انتشارات مضری از جمله دی اکسید کربن، دی اکسید گوگرد و کلر از خود به جا می‌گذارد که فشار جدی بر منابع طبیعی ما، به ویژه خاک رس وارد می‌آورد.

این پژوهشگران موفق شدند آجر‌هایی را در آزمایشگاه بسازند که شبیه آجر‌های ساخته شده در کارخانه‌های واقعی است. آن‌ها برای این کار از دستگاه پودرساز استفاده کردند تا خاک رُس را به اندازه مورد نیاز خرد کند.

سپس برای حذف رطوبت، خاک رس و پسماند را به مدت ۲۴ ساعت خشک کردند. مرحله بعدی شامل مخلوط کردن آن با مقدار مشخصی آب و فرآیند تراکم بود. برای جلوگیری از ترک خوردن ناشی از تبخیر آب در طی فرآیند پخت، آجر‌ها ابتدا در هوای محیط به مدت دو روز خشک و سپس به مدت ۲۴ ساعت پس از فشرده شدن در اجاق خشک شدند و مرحله نهایی فرایند، پخت در کوره بود.

«بیپلاب پریمنیک» (Biplob Pramanik) از مجریان این طرح گفت: این آجرها، تمام استاندارد‌های مربوط به ساختار، دوام و پایداری محیطی را تامین می‌کنند و استفاده از آن‌ها ایمن است. همچنین با تغییر فرمولاسیون ما، امکان تولید آجر‌های سبک وزن در طیف رنگی از سفید تا قرمز تیره نیز وجود دارد.

دمای پخت نهایی ۹۵۰ درجه سانتیگراد (۱۷۴۲ درجه فارنهایت) به عنوان مناسب‌ترین دمای پخت برای زیبایی شناسی انتخاب شد. همچنین در این دما، آجر‌ها به استحکام لازم برای مصارف ساخت و ساز می‌رسند. اندازه ذرات در خواص آن‌ها تاثیر دارد چراکه اندازه‌های ریزتر منجر به بهبود مقاومت فشاری بهتری می‌شود.

تمرکز این پژوهشگران بر روی مزایای اقتصادی استفاده از پسماند در تولید آجر و کاهش انتشار CO۲ بود. آجر‌های ساخته شده از ضایعات، ۲۴ درصد خواص حرارتی کمتری نسبت به آجر‌های معمولی دارند. همانطور که اشاره شد، آن‌ها برای پخته شدن به دمای کمتری نیاز دارند. این به معنای صرفه جویی ۱۵۸ هزار و ۴۶۰ دلاری با جلوگیری از انتشار ۴۱۷ تن CO۲ است.

آن‌ها معتقدند استفاده از زباله‌ها برای ساخت آجر با عایق اضافی، راه دیگری برای تحقق اقتصاد دایره‌ای است.

بر اساس این مطالعه، خاک رس در جهان در حال کاهش است و همچنین کوره‌های آجرپزی سالانه در سراسر جهان برای احتراق، ۳۷۵ میلیون تن زغال سنگ مصرف می‌کنند که معادل شش میلیون و ۷۰۲ هزار تن CO۲ است. از این رو، این راه حل ابتکاری می‌تواند از دو راه کمک کننده باشد: کاهش اثرات زیست محیطی و جایگزینی جزئی برای خاک رس.
نتایج این تحقیقات در نشریه Construction and Building Materials منتشر شده است.

انتهای پیام/