Каковы характеристики стекла на стеклянной дверце холодильника?
Изотропный: молекулярное расположение стекла нерегулярно, и его молекулы статистически однородны в пространстве. В идеальном состоянии физико-химические свойства однородного стекла (такие, как показатель преломления, твердость, модуль упругости, коэффициент теплового расширения, теплопроводность, электропроводность и др.) одинаковы во всех направлениях.
Нет фиксированной точки плавления: поскольку стекло представляет собой аморфную смесь, у него нет фиксированной температуры кипения.
Переход стекла из твердого состояния в жидкое происходит в определенном диапазоне температур (т. е. в диапазоне температур размягчения), который отличается от диапазона температур кристаллических материалов и не имеет фиксированной температуры плавления. Диапазон температур размягчения составляет TG?T1, где TG - температура перехода, T1 - температура ликвидуса, а соответствующие значения вязкости составляют 1013,4 дПа·с и 104±6 дПа·с соответственно.
Метастабильность. Стеклообразные материалы обычно получают путем быстрого охлаждения расплава.
При переходе из расплавленного состояния в стеклообразное вязкость резко возрастает при охлаждении, частицы не успевают регулярно выстраиваться в кристаллы, не выделяется скрытая теплота кристаллизации. Следовательно, стеклообразный материал имеет более высокую внутреннюю энергию, чем кристаллическое состояние, и его энергия находится между расплавленным состоянием и кристаллическим состоянием, относящимся к метастабильному состоянию. С механической точки зрения стекло представляет собой неустойчивое высокоэнергетическое состояние, например, имеется тенденция к переходу в менее энергетическое состояние, т. е. имеется тенденция к кристаллизации.
Следовательно, стекло является метастабильным твердым материалом.
Изменение градиента обратимо: процесс перехода стеклообразного материала из расплавленного состояния в твердое происходит постепенно, и изменение его физико-химических свойств также непрерывно и постепенно. Это явно отличается от процесса кристаллизации расплава.
Во время кристаллизации появятся новые фазы, и многие свойства резко изменятся вблизи точки температуры кристаллизации. Стеклообразные материалы переходят из расплавленного состояния в твердое в широком диапазоне температур. По мере постепенного снижения температуры вязкость расплава стекла постепенно увеличивается, затем образуется твердое стекло, но новых фаз при этом не образуется.
Напротив, процесс нагревания и плавления стекла также постепенен.