Кварцевое стекло. Его свойства, производство и применение - Глаголев С.П.
Скачать (прямая ссылка):
ЕЫВОД.
С другой стороны, раз не происходит радикальной ломки внутренней структуры, то нет оснований ожидать каких-либо внезапных изменений в свойствах переохлажденной жидкости. Кривые, характеризующие зависимость тех или иных физических свойств вещества в стеклообразном состоянии от температуры,' должны быть непрерывным продолжением кривых, дающих температурную зависимость тех же свойств для вещества в жидком состоянии,—таков был второй вывлд классической теории.
Более детальное исследование явлений, сопровождающих превращение вязкой жидкости в стекло, в корне опровергло второй из этих выводов и заставило более осторожно отнестись к безоговорочному признанию первого. Оказалось, что это превращение совершается не столь непрерывно, как это думали раньше,,но сопровождается резким скачкообразным изменением коэфициентов, характеризующих зависимость различных физических свойств от температуры, а в отдельных случаях и более или менее резким изменением самих свойств.
Кроме того, внутренняя энергия стекла оказалась для большинства исследованных веществ лишь не на много больше внутренней энергии кристалла, причем есть некоторые основания полагать, что при достаточно низких температурах и соответствующем режиме охлаждения разность энергий стекло-кристалл может равняться нулю и даже стать отрицательной. К этому вопросу мы еще вернемся и рассмотрим
его более подробно.
Нет надобности в тонких опытах, чтобы убедиться в существовании резкого перелома, по крайней мере внешнего, в свойствах вещества при переходе его из жидкого состояния в стеклообразное. Этот перелом, выражающийся во внезапном изменении механических свойств, наблюдал всякий, кто имел когда-либо дело с обработкой стекла, например, в пламени газовой горелки или с его обработкой в крупных про" изводствениых масштабах. \
Результат этого наблюдения можно формулировать в том смысле-/ что при охлаждении, по достижении определенной, достаточно резко| выраженной температуры, вещество, бывшее пластичным и легко дефор1 мируемым, становится хрупким, ломаясь сразу после перехода предела упругости. Строго говоря, свойство хрупкости приобретается не мгновенно, и переход вязкой массы в хрупкое стекло совершается; не в отдельной температурной точке, но внутри некоторой узкой области температур.
Кроме того, само понятие «хрупкости» имеет в значительной степени условный характер, определяясь не абсолютным значением какой-либо физической или механической величины, характеризующей
свойство'тела, но отношением этой величины к скорости внешнего-воздействия. Однако при тех скоростях охлаждения и внешних воздействий, с которыми мы встречаемся на практике, имеются все основания I говорить о внезапном превращении вязкой массы в хрупкое состояние и о температуре этого превращения. Как мы увидим дальше, такой способ выражения имеет под собой основание не только в практическом удобстве, но и в теоретических представлениях о строении стекла.
Несмотря на то, что внезапное изменение механических свойств: стекла при его отвердевании было известно еще в весьма отдаленные времена, это явление, имеющее явно выраженный скачкообразный характер, не стало препятствием на пути классической теории стеклообразного состояния, рассматривающей переход вязкой массы в хрупкое стекло как переход непрерывный. Согласно взглядам этой теории хрупкость стекла является лишь завершением непрерывно протекающего процесса увеличения вязкости переохлажденной жидкости и обязана своим происхождением тем же молекулярным факторам, но только доведенным, если можно так выразиться, до своего логического конца.
Так как изменение вязкости, в переводе на язык физики, соответствует изменению внутреннего трения, то критерием непрерывности перехода от одних значений вязкости к другим будет непрерывность кривой, характеризующей температурную зависимость коэфициента внутреннего трения у]. В точке возникновения хрупкости внутреннее трение приобретает столь большое значение.
т9
Температуре
Рис. 6. Зависимость вязкости переохлажденной жидкости от темпер'атуры согласно взглядам теории непрерывности.
что взаимные перемещения отдельных частей стекла друг относительно друга (течение стекла) становятся невозможными без нарушения целостности взятой массы. Отвердевшее стекло при действии сил достаточной величины не течет, но ломается*.
Если описанный взгляд на ход процессов при отвердевании стекла справедлив, то мы должны получить для температурной зависимости внутреннего трения кривую, подобную изображенной на рис. 6. Здесь Тх — температура плавления, ниже которой начинается переход жидкости в вязкое состояние, что характеризуется сильным увеличением коэфициента трения. Параллельно с этим изменяются и механические свойства вещества, причем по мере приближения к некоторой температуре Т оно приобретает все более и более заметные свойства хрупкости. Ниже этой температуры хрупкость имеет настолько ярко выраженный характер, что становится доминирующим началом при характеристике механических особенностей тела. Изменение вязкости во всем интервале температур происходит вполне непрырывно. и сама
